JP2000346924A - Gps receiver - Google Patents

Gps receiver

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JP2000346924A
JP2000346924A JP15530099A JP15530099A JP2000346924A JP 2000346924 A JP2000346924 A JP 2000346924A JP 15530099 A JP15530099 A JP 15530099A JP 15530099 A JP15530099 A JP 15530099A JP 2000346924 A JP2000346924 A JP 2000346924A
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JP
Japan
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pseudo
phase
signal
noise code
satellite
Prior art date
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Application number
JP15530099A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshifumi Tateda
良文 舘田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a GPS receiver that can measure a position with high accuracy by excluding the influence of a multipath. SOLUTION: In step 205, when a satellite signal is received, a mean value EI is inverted to a positive value or a negative value according to whether a correlation result PI is a positive value or a negative value, and the mean value EI is normalized by the amplitude of the correlation value PI. In step 207, according to a first filter computing output, a code phase correction which controls a timing δ and a timing R which measure the phase and the amplitude of a pseudo noise generator is performed. In step 208, the correction amount of a code phase which is correlated by the code phase correction is input and time-integrated. When an error is added to the tracking of a pseudo noise code due to a multipath or the like, an integrated result by the computing processing operation of a second filter in the step 208 is changed. Since its change amount has a strong connection with an error in the tracking, the degree of its influence can be judged.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、測位衛星の信号を
受信し位置を測定するGPS(Global Positioning Sy
stem)受信機、特に米国が運用しているNAVSTAR
衛星や、ロシア共和国が運用しているGLONASS衛
星など、スペクトル拡散信号の位相を測定することによ
り、衛星信号が示す時刻を測定し、位置を求める受信機
に関し、受信している衛星信号を、疑似雑音符号のタイ
ミングに合わせて標本化し、短い時間で精度良く位置を
測定する疑似雑音符号と関連付けて信号の振幅を測定す
るGPS受信機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a GPS (Global Positioning System) for receiving a signal from a positioning satellite and measuring a position.
stem) Receiver, especially NAVSTAR operated by the United States
By measuring the phase of a spread spectrum signal, such as a satellite or the GLONASS satellite operated by the Russian Federation, the time indicated by the satellite signal is measured, and for a receiver that determines the position, the received satellite signal is simulated. The present invention relates to a GPS receiver that samples in accordance with the timing of a noise code and measures the amplitude of a signal in association with a pseudo-noise code that accurately measures a position in a short time.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、GPS受信機はカーナビゲーショ
ンシステムや、船舶の航法装置、航空機の航法装置の位
置センサーとして広く利用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, GPS receivers have been widely used as position sensors for car navigation systems, navigation devices for ships, and navigation devices for aircraft.

【0003】従来、受信機と衛星の間の疑似雑音符号の
位相差の測定について、衛星信号の伝播路がマルチパス
の状態にある時、その影響を軽減できる特開平9-304503
号に記載されているGPS受信機が知られている。図1
1は、従来のGPS受信機の構成であり、図11におい
てGPS衛星1は位置を測定するための搬送周波数が
1.57542GHzであるGPS衛星信号(L1)を
送信している。
Conventionally, when measuring the phase difference of a pseudo-noise code between a receiver and a satellite, when the propagation path of the satellite signal is in a multipath state, the effect can be reduced.
GPS receivers are known. FIG.
Reference numeral 1 denotes a configuration of a conventional GPS receiver. In FIG. 11, the GPS satellite 1 transmits a GPS satellite signal (L1) having a carrier frequency of 1.57542 GHz for measuring a position.

【0004】アンテナ2は、GPS衛星1の電波を受け
るアンテナ、フィルタ3は衛星信号を濾波するフィル
タ、局部発振器5は局部信号を発生する発振器、混合器
6はこの出力信号と衛星信号を混合し中間周波信号を出
力する混合器、フィルタ7は混合器6が出力する中間周
波信号のみを濾波するフィルタ、比較器9は中間周波信
号を2値のデジタル信号に変換する比較器、ラッチ10は
2値化した中間周波信号を標本化するラッチ、局部発振
器11は中間周波信号を基底帯域に周波数変換する発振
器、混合器12は中間周波信号を基底帯域に周波数変換す
る混合器、フィルタ13は混合器12の出力から衛星信号の
基底帯域以外の成分を濾波するフィルタ、基準発振器14
は受信機の基準クロックを発生する発振器、逓倍器15は
基準クロックを4逓倍する逓倍器である。
The antenna 2 receives the radio wave of the GPS satellite 1, the filter 3 filters the satellite signal, the local oscillator 5 generates the local signal, and the mixer 6 mixes the output signal with the satellite signal. A mixer for outputting an intermediate frequency signal, a filter 7 is a filter for filtering only the intermediate frequency signal output from the mixer 6, a comparator 9 is a comparator for converting the intermediate frequency signal into a binary digital signal, and a latch 10 is A latch for sampling the digitized intermediate frequency signal, a local oscillator 11 is an oscillator for converting the frequency of the intermediate frequency signal to the baseband, a mixer 12 is a mixer for converting the frequency of the intermediate frequency signal to the baseband, and a filter 13 is a mixer. A filter for filtering components other than the baseband of the satellite signal from the output of the reference signal 12;
Is an oscillator for generating a reference clock of the receiver, and a multiplier 15 is a multiplier for multiplying the reference clock by four.

【0005】疑似雑音発生器16は、複数の衛星について
それぞれ固有の疑似雑音符号を発生する疑似雑音発生
器、相関器17は複数の衛星それぞれについて、衛星信号
と疑似雑音発生器16の出力を混合し相関を測定するとと
もに、疑似雑音発生器16で発生する疑似雑音符号と関連
付けて受信信号を標本化する回路、スイッチ18は衛星ご
とに時間積分した相関器17の出力を時間順次で切り換え
るスイッチ、数値制御発振器19は衛星信号の搬送波に追
尾している再生搬送波を、衛星ごとに時間順次で出力す
る発振器、混合器20は各衛星について順次、相関器17の
出力信号を直交周波数変換する混合器、スイッチ21は混
合器20の出力IとQを順次切り換るスイッチ、加算器22
とRAM(ランダムアクセスメモリ)23は、混合器20の
出力を衛星ごとに累積する累積加算器を構成し、制御部
24は、衛星信号ごとに同相成分と直交成分別々に累積加
算値した結果を用いて、衛星信号に追尾するように疑似
雑音発生器16と数値制御発振器19を制御する制御部であ
る。
A pseudo noise generator 16 generates a pseudo noise code unique to each of a plurality of satellites, and a correlator 17 mixes a satellite signal and an output of the pseudo noise generator 16 for each of a plurality of satellites. A circuit that measures the correlation and samples the received signal in association with the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator 16, a switch 18 switches a time-sequentially the output of the correlator 17 time-integrated for each satellite, The numerically controlled oscillator 19 is an oscillator that outputs the reproduced carrier wave tracking the carrier wave of the satellite signal in time sequence for each satellite, and the mixer 20 is a mixer that sequentially converts the output signal of the correlator 17 for each satellite into an orthogonal frequency. , Switch 21 is a switch for sequentially switching outputs I and Q of mixer 20, adder 22
And a RAM (random access memory) 23 constitute an accumulator that accumulates the output of the mixer 20 for each satellite.
Reference numeral 24 denotes a control unit that controls the pseudo-noise generator 16 and the numerically controlled oscillator 19 so as to track the satellite signal using the results of the cumulative addition of the in-phase component and the quadrature component separately for each satellite signal.

【0006】以上のように構成した従来のGPS受信機
について、以下にその動作を説明する。まず、複数のG
PS衛星1の電波をアンテナ2で受ける。次に、受けた
信号よりフィルタ3で不要な信号を除き、増幅器4で増
幅する。さらに、局部発振器5、混合器6及びフィルタ
7で構成する周波数変換回路で周波数変換する。変換し
た中間周波信号を増幅器8で増幅及び振幅制限した後、
比較器9において2値のロジック信号に変換する。この
2値化した信号を、ラッチ10において標本化する。標本
化した信号は、局部発振器11が出力する中間周波に一致
したI信号と、I信号に対し90゜位相の異なるQ信号
によって直交周波数変換する。以降、この周波数変換し
た衛星信号I,Qについて、受信する衛星ごとに独立し
た信号処理を行なう。
The operation of the conventional GPS receiver configured as described above will be described below. First, multiple G
The radio wave of the PS satellite 1 is received by the antenna 2. Next, an unnecessary signal is removed from the received signal by the filter 3 and amplified by the amplifier 4. Further, the frequency is converted by a frequency conversion circuit including the local oscillator 5, the mixer 6, and the filter 7. After the converted intermediate frequency signal is amplified and limited in amplitude by the amplifier 8,
The comparator 9 converts the signal into a binary logic signal. The binarized signal is sampled in the latch 10. The sampled signal undergoes quadrature frequency conversion by an I signal that matches the intermediate frequency output from the local oscillator 11 and a Q signal that is 90 ° out of phase with the I signal. Thereafter, independent signal processing is performed on the frequency-converted satellite signals I and Q for each satellite to be received.

【0007】疑似雑音発生器16は、受信する衛星ごとに
固有の疑似雑音符号を出力する。この衛星固有の疑似雑
音符号は、C/Aコードと呼ばれ、符号速度が1.02
3Mbps、符号長1023チップであって、周期は1
msecである。この疑似雑音符号と前記衛星信号I,
Qを、衛星ごとに相関器17によって混合して相関を求め
る。疑似雑音符号の位相は、信号処理の基準クロックの
タイミングを単位として量子化し、この量子化した値を
疑似雑音発生器16に設定する。
[0007] The pseudo noise generator 16 outputs a pseudo noise code unique to each satellite to be received. This pseudo noise code unique to the satellite is called a C / A code and has a code rate of 1.02.
3 Mbps, code length 1023 chips, cycle is 1
msec. This pseudo noise code and the satellite signal I,
Q is mixed by the correlator 17 for each satellite to obtain a correlation. The phase of the pseudo noise code is quantized in units of the timing of a reference clock for signal processing, and the quantized value is set in the pseudo noise generator 16.

【0008】相関器17は、受信信号と疑似雑音符号を混
合した後、数百KHzの標本化周波数まで時間積分によ
って平滑化し、この平滑化した信号AIとAQを出力する
と共に、疑似雑音発生器で発生する疑似雑音符号が、0
から1に変化するタイミングに対し、δだけ先行または
後行したタイミングに標本化した受信信号を、数百KH
zの標本化周波数に相当する期間積分によって平滑化し
た信号BIとBQを出力する。
The correlator 17 mixes the received signal with the pseudo-noise code, smoothes it by time integration to a sampling frequency of several hundred KHz, outputs the smoothed signals A I and A Q, and outputs the pseudo-noise signal. The pseudo noise code generated by the generator is 0
The received signal sampled at the timing preceding or following by δ with respect to the timing of changing from
Signals B I and B Q smoothed by integration over a period corresponding to the sampling frequency of z are output.

【0009】数値制御発振器19は、それぞれの衛星につ
いて再生搬送波信号を発振し、直交した出力信号I及び
Qを出力する。この出力信号によって、混合器20は平滑
化した相関器17の出力信号を直交周波数変換する。この
周波数変換では、入力信号の標本化周波数が低くなって
いるので、複数の衛星について時分割で処理する。混合
器20が出力する同相成分Iと直交成分Qは、スイッチ21
において時間順次信号に変換する。
The numerically controlled oscillator 19 oscillates a reproduced carrier signal for each satellite and outputs orthogonal output signals I and Q. With this output signal, the mixer 20 performs orthogonal frequency conversion on the smoothed output signal of the correlator 17. In this frequency conversion, since the sampling frequency of the input signal is low, a plurality of satellites are processed in a time division manner. The in-phase component I and quadrature component Q output from the mixer 20 are
Is converted to a time sequential signal.

【0010】そして、加算器22とRAM23で構成する累
積加算器は、衛星ごとに混合器20の出力信号を累積加算
する。信号AI、AQを周波数変換し累積加算した値を相
関結果PI、PQとし、信号BI、BQを周波数変換し累積
加算した値を振幅の平均値E I、EQとする。加算する期
間はC/Aコードの始まりから終わりまでの1msec
を1区間とする。
An accumulator constituted by an adder 22 and a RAM 23
The product adder accumulates the output signal of the mixer 20 for each satellite.
I do. Signal AI, AQIs frequency-converted and the value obtained by cumulative addition is
Seki result PI, PQAnd signal BI, BQFrequency conversion and accumulation
The value obtained by adding the values is the average value E of the amplitude. I, EQAnd Period to be added
The interval is 1 msec from the beginning to the end of the C / A code
Is defined as one section.

【0011】制御部24は、累積加算結果を受け取り、相
関結果PQ成分の振幅が小さくなるように数値制御発振
器19を制御することによって、衛星信号の搬送波を追尾
する。さらに、前記δを変えて振幅の平均値EIを測定
し、振幅の平均値EIが小さくなるδの値を探すことに
よって、疑似雑音発生器16と衛星信号との、疑似雑音符
号の位相差を測定する。
The control unit 24 receives the result of the accumulation and controls the numerically controlled oscillator 19 so that the amplitude of the correlation result PQ component is reduced, thereby tracking the carrier of the satellite signal. Further, by changing the δ measures the average value E I of the amplitude, by looking for the value of δ average E I of the amplitude is reduced, the pseudo noise generator 16 and the satellite signal, the pseudo noise code position Measure the phase difference.

【0012】振幅の平均値EIが小さくなるδの値を探
す処理は、平均値EIについて、相関結果PIの値が正
の場合は、平均値EIを制御部24内に設けている低域通
過フィルタに出力し、相関結果PIの値が負の場合は、
平均値EIを正負反転してこの低域通過フィルタに出力
する。低域通過フィルタの時定数を30秒など大きくす
れば、低域通過フィルタの出力は、衛星ごとの平均値E
Iについてさらに雑音の影響を受けない精度の良い測定
結果を得ることができる。
[0012] processing the average value E I amplitude find the value of the smaller δ is the average value EI, the value of the correlation result P I is for positive, is provided with a mean value E I to the control unit 24 Output to the low-pass filter, and if the value of the correlation result P I is negative,
The average value E I is inverted to positive and negative and output to this low-pass filter. If the time constant of the low-pass filter is increased, for example, to 30 seconds, the output of the low-pass filter becomes the average value E for each satellite.
It can be obtained further consequences not subjected accurate measure of the noise on I.

【0013】そして、この低域通過フィルタの出力がが
小さくなるようにδと疑似雑音発生器16の位相を制御す
ることで、衛星信号の疑似雑音発符号に追尾する。制御
部24はまた、相関結果PI成分の正負変化より、衛星か
らBPSK変調で送られる50bpsのデータを復調す
る。そして、測定した疑似雑音符号の位相と50bps
のデータのタイミングにより、衛星が電波を発射した時
刻を求める。さらに制御部24は、複数の衛星について受
け取った軌道情報や時刻情報と測定した時刻を使って、
受信機のアンテナ位置を演算により求め、外部へ出力す
る。
By controlling δ and the phase of the pseudo-noise generator 16 so that the output of the low-pass filter becomes small, the satellite signal can be tracked with the pseudo-noise code. The control unit 24 also from positive and negative changes in the correlation result P I component, demodulates the data of 50bps sent in BPSK modulation from the satellite. Then, the measured phase of the pseudo-noise code and 50 bps
Based on the data timing, the time at which the satellite emitted the radio wave is obtained. Further, the control unit 24 uses the orbit information and time information received for a plurality of satellites and the measured time to
The antenna position of the receiver is obtained by calculation and output to the outside.

【0014】また、予め受信信号を標本化して振幅特性
を測定しておき、マルチパスがある状況においても、衛
星信号を標本化して振幅特性を測定して、その特性と予
め測定した特性を比較して、直接波と反射波の位相と振
幅を予測し、直接波の疑似雑音符号位相を精度良く測定
する。
Also, the amplitude characteristics are measured by sampling the received signal in advance, and even in a situation where there is multipath, the satellite signal is sampled and the amplitude characteristics are measured, and the characteristics are compared with the previously measured characteristics. Then, the phases and amplitudes of the direct wave and the reflected wave are predicted, and the pseudo noise code phase of the direct wave is accurately measured.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のGPS受信機においてマルチパスがある状態を判断
するのに、予め測定した衛星信号の振幅特性と、受信信
号を標本化して得た振幅特性を比較するので、非常に複
雑な処理が必要であり、短い時間で衛星信号を標本化し
て振幅特性を得るには大規模な測定回路が必要であっ
た。更に、搬送波の位相の測定において、受信信号と疑
似雑音符号を混合して時間積分した信号AIとAQを使う
ため、マルチパス信号の影響を大きく受けるという問題
を有していた。
However, in the above-mentioned conventional GPS receiver, when judging the state where multipath exists, the amplitude characteristic of the satellite signal measured in advance and the amplitude characteristic obtained by sampling the received signal are used. For comparison, very complicated processing was required, and a large-scale measuring circuit was required to sample the satellite signal in a short time to obtain the amplitude characteristic. Further, in the measurement of the phase of the carrier wave, since the signals A I and A Q obtained by mixing the received signal and the pseudo-noise code and performing time integration are used, there is a problem that the multi-path signal is greatly affected.

【0016】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、大規模な測定回路を使用せず、簡単な処理でマルチ
パスの状態を判断でき、搬送波の位相を精度良く測定で
きる、優れたGPS受信機を提供することを目的とす
る。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is capable of judging a multipath state by simple processing without using a large-scale measuring circuit, and capable of accurately measuring a carrier phase. It is intended to provide a GPS receiver.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、衛星信号の疑似雑音符号を追尾するため
の、符号位相の補正量を求める第1のフィルタと、この
位相の補正量で疑似雑音符号の位相を補正する手段で構
成する疑似雑音符号の追尾フィルタに加えて、位相の補
正量を時間積分する第2のフィルタと、この時間積分し
た結果の振幅によってマルチパスの影響を判定する手段
を設け、疑似雑音符号の位相がマルチパスによる影響を
受けて変化していることを、このマルチパスの影響を判
定する手段によって判定し、影響を受けた観測結果を排
除した疑似雑音符号の位相で受信機の位置を計算するも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first filter for obtaining a code phase correction amount for tracking a pseudo noise code of a satellite signal, and a phase correction amount for the first filter. In addition to the tracking filter for the pseudo-noise code constituted by means for correcting the phase of the pseudo-noise code, a second filter for integrating the phase correction amount with time, and the influence of multipath by the amplitude of the time-integrated result. Determining means for determining that the phase of the pseudo-noise code is changed by the influence of the multipath by means for determining the effect of the multipath, and removing the observation result affected by the pseudo-noise code. The position of the receiver is calculated based on the phase of the code.

【0018】本発明は、また搬送波信号に追尾した局部
発振信号を発生する局部発振器と、この局部発振信号で
受信信号を周波数変換する手段と、疑似雑音符号のタイ
ミングに対して一定の時間差を持ったタイミングに、こ
の周波数変換した受信信号を、符号の状態で正負を反転
して標本化する手段と、この標本化した受信信号である
前記の局部発振信号の同相成分と直交成分で、前記標本
化したタイミングにおける受信信号の搬送波と前記局部
発振信号の位相差を測定する手段とを設け、前記局部発
振信号の位相を、この位相差を測定する手段で測定した
位相差で補正して、観測した衛星信号の搬送波位相とす
るのものである。
The present invention also provides a local oscillator for generating a local oscillation signal tracked by a carrier signal, a means for frequency-converting a received signal with the local oscillation signal, and a fixed time difference with respect to the timing of the pseudo-noise code. Means for sampling the frequency-converted received signal by inverting the sign in the sign state and sampling the local-oscillation signal, which is the sampled received signal. Means for measuring the phase difference between the carrier wave of the received signal and the local oscillation signal at the converted timing, and corrects the phase of the local oscillation signal with the phase difference measured by the means for measuring the phase difference to perform observation. The carrier phase of the satellite signal.

【0019】以上により、疑似雑音符号を追尾している
衛星にマルチパスの影響を受けた衛星が含まれていて
も、これを排除して位置を計算できるので、疑似雑音符
号の位相による精度の良い位置測定ができる。また、複
数の受信機の間の相対位置を、衛星信号の搬送波の位相
を比較して高精度で測定するキネマティック測位におい
て、搬送波の位相を測定について、遅延した反射信号の
影響を軽減できるので、精度の良い位置が測定できるG
PS受信機が得られる。
As described above, even if the satellite tracking the pseudo-noise code includes a satellite affected by multipath, the position can be calculated by excluding it, and the accuracy of the pseudo-noise code based on the phase can be calculated. Good position measurement is possible. Also, in kinematic positioning, in which the relative position between a plurality of receivers is measured with high accuracy by comparing the phase of the carrier wave of the satellite signal, the influence of the delayed reflected signal can be reduced in measuring the phase of the carrier wave. G that can measure accurate position
A PS receiver is obtained.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、衛星信号の搬送波に追尾する局部発振器と、衛星固
有の疑似雑音符号を発生する疑似雑音発生器と、前記局
部発振器の位相変化に応じて前記疑似雑音発生器の位相
を制御し、衛星信号に含まれる疑似雑音符号と前記疑似
雑音発生器が発生する疑似雑音符号との位相差を一定に
保つように制御する手段と、疑似雑音符号の位相差を測
定する相関器と、測定した位相差を入力して前記疑似雑
音符号の位相差を補正するための符号位相の補正量を求
める第1のフィルタと、前記補正量で疑似雑音符号の位
相を補正する手段と、前記補正量を時間積分する第2の
フィルタと、この時間積分した結果の振幅によってマル
チパスの影響を判定する手段を設け、このマルチパスの
影響を判定する手段の判定結果によって、マルチパスの
影響を受けた観測結果を排除して疑似雑音符号の位相で
受信機の位置を計算することを特徴とするGPS受信機
としたものであり、マルチパスの影響を受けた衛星信号
を受信していても、この衛星の観測結果を排除するの
で、マルチパスの影響を受けない、高い位置の精度が得
られるという作用を有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention as set forth in claim 1 of the present invention comprises a local oscillator for tracking a carrier of a satellite signal, a pseudo-noise generator for generating a pseudo-noise code unique to a satellite, and a phase of the local oscillator. Means for controlling the phase of the pseudo-noise generator according to the change, and controlling the phase difference between the pseudo-noise code included in the satellite signal and the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator to be constant, A correlator for measuring a phase difference of the pseudo-noise code, a first filter for inputting the measured phase difference and obtaining a correction amount of a code phase for correcting the phase difference of the pseudo-noise code, Means for correcting the phase of the pseudo-noise code, a second filter for time-integrating the correction amount, and means for determining the effect of multipath based on the amplitude of the time-integrated result. Means to do The GPS receiver is characterized in that the observation result affected by the multipath is excluded based on the determination result and the position of the receiver is calculated based on the phase of the pseudo-noise code. Even if a satellite signal is received, the observation result of this satellite is excluded, so that there is an effect that high position accuracy is obtained without being affected by multipath.

【0021】また、請求項2に記載の発明は、符号位相
の補正量を時間積分する第2のフィルタと、この時間積
分した結果の振幅によってマルチパスの影響を判定する
手段に加えて、所定の時間経過したことを判定する手段
を設け、この判定に従って前記第2のフィルタを周期的
に初期化することを特徴とする請求項1に記載のGPS
受信機としたものであり、マルチパスの影響が少なくな
ったことを素早く判定することができ、マルチパスの影
響を受けずに、より多くの衛星の観測結果を使った、疑
似雑音符号の位相による精度の良い位置測定ができると
いう作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, in addition to a second filter for time-integrating the correction amount of the code phase and a means for judging the influence of multipath based on the amplitude of the time-integrated result, 2. The GPS according to claim 1, further comprising means for determining that the time has elapsed, and periodically initializing the second filter according to the determination.
It is a receiver that can quickly determine that the effect of multipath has been reduced, and uses the observation results of more satellites without being affected by multipath, and uses the phase of the pseudo-noise code. Has the effect that accurate position measurement can be performed.

【0022】また、請求項3記載の発明は、符号位相の
補正量を時間積分する第2のフィルタが出力する振幅を
使って、マルチパスの影響による疑似雑音符号の位相測
定誤差を評価する手段を設け、この位相測定誤差の評価
値を使って重み付けした最小自乗法によって、疑似雑音
符号の位相の観測値で受信機の位置を求めることを特徴
とする請求項1または請求項2記載のGPS受信機とし
たものであり、マルチパスの影響の程度に応じて、より
高い頻度で精度良く位置が求まるという作用を有する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a means for evaluating a phase measurement error of a pseudo-noise code due to the influence of multipath, using an amplitude output from a second filter for time-integrating a correction amount of a code phase. 3. The GPS according to claim 1 or 2, wherein the position of the receiver is obtained from the observed value of the phase of the pseudo-noise code by the least square method weighted using the evaluation value of the phase measurement error. This is a receiver, and has an effect that a position can be obtained with higher frequency and accuracy according to the degree of influence of multipath.

【0023】また、請求項4記載の発明は、衛星信号の
搬送波に追尾する局部発振器と、衛星固有の疑似雑音符
号を発生する疑似雑音発生器と、前記局部発振器の位相
変化に応じて前記疑似雑音発生器の位相を制御し、衛星
信号に含まれる疑似雑音符号と前記疑似雑音発生器が発
生する疑似雑音符号との位相差を一定に保つように制御
する手段と、前記局部発振信号で受信信号を直交周波数
変換する周波数変換器と、前記疑似雑音発生器が発生す
る疑似雑音符号のタイミングに対して、一定の時間差を
持ったタイミングを発生する手段と、この符号の状態で
正負を反転した前記周波数変換器が出力する受信信号を
標本化する手段と、この標本化した受信信号である前記
局部発振信号に対する同相成分と直交成分で、前記標本
化したタイミングにおける受信信号の搬送波と前記局部
発振信号の位相差を測定する手段とを設け、この位相差
を測定する手段で測定した位相差によって前記局部発振
信号の位相を補正して、衛星信号の搬送波位相の観測値
とすることを特徴とするGPS受信機としたものであ
り、位相差を測定する手段で測定した位相差によって前
記局部発振信号の位相を補正して、衛星信号の搬送波位
相の観測値とすることにより、搬送波位相の測定におい
て、遅延した反射信号の影響を軽減できるので、マルチ
パスの影響が少ない衛星信号の搬送波位相を測定できる
という作用を有する。
The invention according to claim 4 provides a local oscillator for tracking a carrier of a satellite signal, a pseudo-noise generator for generating a pseudo-noise code unique to a satellite, and the pseudo-noise generator according to a phase change of the local oscillator. Means for controlling the phase of the noise generator so as to keep the phase difference between the pseudo-noise code included in the satellite signal and the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator constant; A frequency converter for orthogonally transforming the signal, a means for generating a timing having a fixed time difference with respect to the timing of the pseudo noise code generated by the pseudo noise generator, and inverting the sign in the state of the code. Means for sampling the received signal output by the frequency converter, and the sampled timing with the in-phase component and the quadrature component with respect to the local oscillation signal which is the sampled received signal. Means for measuring the phase difference between the carrier wave of the received signal and the local oscillation signal in the local signal, and correcting the phase of the local oscillation signal by the phase difference measured by the means for measuring the phase difference to obtain the carrier wave phase of the satellite signal. A GPS receiver, wherein the phase of the local oscillation signal is corrected by the phase difference measured by the phase difference measuring means, and the observation value of the carrier wave phase of the satellite signal is obtained. By doing so, the effect of the delayed reflected signal can be reduced in the measurement of the carrier phase, so that there is an effect that the carrier phase of a satellite signal with less influence of multipath can be measured.

【0024】また、請求項5記載の発明は、衛星信号の
搬送波に追尾する局部発振器と、衛星固有の疑似雑音符
号を発生する疑似雑音発生器と、前記局部発振器の位相
変化に応じて前記疑似雑音発生器の位相を制御し、衛星
信号に含まれる疑似雑音符号と前記疑似雑音発生器が発
生する疑似雑音符号との位相差を一定に保つように制御
する手段と、前記局部発振信号で受信信号を直交周波数
変換する周波数変換器と、前記疑似雑音発生器が発生す
る疑似雑音符号のタイミングに対して、一定の時間差を
持ったタイミングを発生する手段と、この符号の状態で
正負を反転した前記周波数変換器が出力する受信信号を
標本化する手段を設け、この標本化した受信信号が搬送
波の追尾に十分な強度である場合は、前記局部発振信号
の直交成分に対応する標本化した受信信号の成分が小さ
くなるように前記の局部発振信号を制御し、この標本化
した受信信号が十分な強度でない場合は受信信号と疑似
雑音符号を乗じた上で時間積分した信号で局部発振信号
を制御することを特徴とするGPS受信機としたもので
あり、衛星信号の受信感度が高い場合は、疑似雑音符号
の追尾においてマルチパスの影響を軽減できるという作
用を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a local oscillator for tracking a carrier wave of a satellite signal, a pseudo-noise generator for generating a pseudo-noise code unique to a satellite, and the pseudo-noise generator according to a phase change of the local oscillator. Means for controlling the phase of the noise generator so as to keep the phase difference between the pseudo-noise code included in the satellite signal and the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator constant; A frequency converter for orthogonally transforming the signal, a means for generating a timing having a fixed time difference with respect to the timing of the pseudo noise code generated by the pseudo noise generator, and inverting the sign in the state of the code. A means for sampling the received signal output by the frequency converter is provided. If the sampled received signal has sufficient strength for tracking a carrier wave, the sampled signal corresponds to an orthogonal component of the local oscillation signal. The local oscillation signal is controlled so that the component of the sampled received signal becomes small, and if the sampled received signal is not of sufficient strength, a signal obtained by multiplying the received signal by the pseudo noise code and then performing time integration This is a GPS receiver characterized in that the local oscillation signal is controlled by the GPS receiver. When the reception sensitivity of the satellite signal is high, there is an effect that the influence of the multipath can be reduced in tracking the pseudo noise code.

【0025】また、請求項6記載の発明は、疑似雑音符
号の立上り付近で搬送波の位相差を予め測定し、この測
定結果を衛星個々に保持し、標本化した受信信号である
前記局部発振信号に対する同相成分と直交成分で測定し
た位相差を、対応する衛星の前記保存している位相差分
で逆に補正した上で、局部発振信号の位相を補正して、
観測した衛星信号の搬送波位相とすることを特徴とする
請求項4記載のGPS受信機としたものであり、疑似雑
音符号の立上り付近で搬送波の位相が、平均的な位相に
対して僅かなずれがあって、他の方式による受信機との
間で相対位置を測定する場合でも、精度良く相対位置が
測定できるだけでなく、マルチパスの影響が少ない衛星
信号の搬送波位相を測定できる点という作用を有する。
According to a sixth aspect of the present invention, the local oscillation signal, which is a received signal sampled by holding the measurement result of each satellite individually and measuring the phase difference of the carrier near the rising edge of the pseudo-noise code, is stored. The phase difference measured by the in-phase component and the quadrature component with respect to the above is corrected in reverse by the stored phase difference of the corresponding satellite, and then corrects the phase of the local oscillation signal,
5. The GPS receiver according to claim 4, wherein the carrier phase is a carrier phase of the observed satellite signal, wherein the phase of the carrier near the rising edge of the pseudo noise code is slightly shifted from the average phase. Therefore, even when measuring the relative position with a receiver using another method, the effect is that not only can the relative position be measured accurately, but also the carrier phase of the satellite signal, which is less affected by multipath, can be measured. Have.

【0026】また、請求項7記載の発明は、衛星信号の
搬送波に追尾する局部発振器と、衛星固有の疑似雑音符
号を発生する疑似雑音発生器と、前記局部発振器の位相
変化に応じて前記疑似雑音発生器の位相を制御し、衛星
信号に含まれる疑似雑音符号と前記疑似雑音発生器が発
生する疑似雑音符号との位相差を一定に保つように制御
する手段と、前記局部発振信号で受信信号を直交周波数
変換する周波数変換器と、前記疑似雑音発生器が発生す
る疑似雑音符号のタイミングに対して、一定の時間差を
持ったタイミングを発生する手段と、この符号の状態で
正負を反転した前記周波数変換器が出力する受信信号を
標本化する手段と、この標本化した受信信号である前記
局部発振信号に対する同相成分と直交成分で、前記標本
化したタイミングにおける受信信号の搬送波と前記局部
発振信号の位相差を測定する手段とを設け、疑似雑音符
号の立上り付近で搬送波の位相差を予め測定し、この測
定結果を衛星個々に保持し、位置を測定する際に再び疑
似雑音符号の立上り付近で搬送波の位相差を測定して、
対応する衛星の保存している位相差と比較することによ
ってマルチパスの影響を判定して、マルチパスの影響を
受けた観測結果を排除して疑似雑音符号の位相で受信機
の位置を計算することを特徴とするGPS受信機とした
ものであり、マルチパスの影響を受けた衛星信号を受信
していても、この衛星の観測結果を排除するので、マル
チパスの影響を受けないという作用を有する。
Further, the invention according to claim 7 provides a local oscillator for tracking a carrier of a satellite signal, a pseudo noise generator for generating a pseudo noise code unique to a satellite, and the pseudo oscillator according to a phase change of the local oscillator. Means for controlling the phase of the noise generator so as to keep the phase difference between the pseudo-noise code included in the satellite signal and the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator constant; A frequency converter for orthogonally transforming the signal, a means for generating a timing having a fixed time difference with respect to the timing of the pseudo noise code generated by the pseudo noise generator, and inverting the sign in the state of the code. Means for sampling the received signal output by the frequency converter, and the sampled timing with the in-phase component and the quadrature component with respect to the local oscillation signal which is the sampled received signal. Means for measuring the phase difference between the carrier of the received signal and the local oscillation signal in the receiver, preliminarily measuring the phase difference of the carrier near the rising edge of the pseudo-noise code, holding the measurement result individually for each satellite, and measuring the position. When again measuring the phase difference of the carrier near the rising edge of the pseudo-noise code,
Determine the effect of multipath by comparing with the stored phase difference of the corresponding satellite, eliminate the observations affected by multipath, and calculate the position of the receiver with the phase of the pseudo-noise code This is a GPS receiver characterized by the fact that even if a satellite signal affected by multipath is received, the observation result of this satellite is excluded, so that the operation is not affected by multipath. Have.

【0027】また、請求項8記載の発明は、請求項1乃
至請求項3のいずれかに記載のマルチパスの影響を判定
する手段またはマルチパスの影響による疑似雑音符号の
位相測定誤差を評価する手段に加え、局部発振信号で受
信信号を直交周波数変換する周波数変換器と、疑似雑音
発生器が発生する疑似雑音符号のタイミングに対して、
一定の時間差を持ったタイミングを発生する手段と、こ
の符号の状態で正負を反転した前記周波数変換器が出力
する受信信号を標本化する手段と、この標本化した受信
信号である前記局部発振信号に対する同相成分と直交成
分で、前記標本化したタイミングにおける受信信号の搬
送波と前記局部発振信号の位相差を測定する手段とを設
け、疑似雑音符号の立上り付近で搬送波の位相差を予め
測定し、この測定結果を衛星個々に保持し、位置を測定
する際に再び疑似雑音符号の立上り付近で搬送波の位相
差を測定して、対応する衛星の保存している位相差と比
較することによってマルチパスの影響を判定し、これら
複数のマルチパスの評価結果の内最も厳しい条件を選択
することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか
に記載のGPS受信機としたものであり、マルチパスの
影響を受けた衛星信号の観測結果について、より確実に
排除したり重み付けを変えたりできるという作用を有す
る。
The invention according to claim 8 is a means for judging the influence of multipath according to any one of claims 1 to 3, or evaluates a phase measurement error of a pseudo-noise code due to the influence of multipath. In addition to the means, a frequency converter that performs orthogonal frequency conversion of a received signal with a local oscillation signal, and a timing of a pseudo noise code generated by a pseudo noise generator,
A means for generating a timing having a fixed time difference, a means for sampling a reception signal output by the frequency converter in which the sign is inverted in the state of the sign, and a local oscillation signal which is the sampled reception signal. A means for measuring the phase difference between the carrier of the received signal and the local oscillation signal at the sampled timing with the in-phase component and the quadrature component with respect to the phase difference is provided, and the phase difference of the carrier is measured in advance near the rising edge of the pseudo noise code, This measurement result is held individually for each satellite, and when measuring the position, the phase difference of the carrier is measured again near the rising edge of the pseudo-noise code, and compared with the stored phase difference of the corresponding satellite. 4. The GPS receiving device according to claim 1, wherein the most severe condition is selected from the plurality of multipath evaluation results. Is obtained by a machine, the observation of the satellite signal affected by multipath, such an action can changing more reliably eliminate or weighting.

【0028】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図10を用いて説明である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This is explained using FIG.

【0029】(第1の実施の形態)図1は、疑似雑音符
号と関連付けて信号の振幅を測定するGPS受信機の構
成であって、図11の従来例と同様であるが、衛星信号
の疑似雑音発符号に追尾する方法が異なっている。図1
においてGPS衛星101は位置を測定するための搬送周
波数が1.57542GHzであるGPS衛星信号(L
1)を送信している。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a configuration of a GPS receiver for measuring the amplitude of a signal in association with a pseudo-noise code, which is similar to the conventional example of FIG. The method of tracking the pseudo-noise code is different. FIG.
In the GPS satellite 101, a GPS satellite signal (L) having a carrier frequency of 1.57542 GHz for measuring the position is used.
1) is being transmitted.

【0030】アンテナ102は、GPS衛星の電波を受け
る無指向性アンテナ、フィルタ103は衛星信号を濾波す
る周波数1.57542GHzで帯域幅が30MHzの
帯域フィルタ、増幅器104は周波数1.57542GH
z帯の増幅器、局部発振器105は1.608156GH
zの局部信号を発生する発振器、混合器106はこの出力
信号と衛星信号を混合し中間周波信号を出力する混合
器、フィルタ107は混合器が出力する32.736MH
zで帯域幅8MHzの中間周波信号のみを濾波する帯域
フィルタ、増幅器108は中間周波信号を増幅する増幅
器、比較器109は中間周波信号を2値のデジタル信号に
変換する変換器、ラッチ110は2値化した中間周波信号
を65.472MHzの周波数で標本化するラッチ、局
部発振器111は中間周波信号を基底帯域に周波数変換す
る直交した局部信号32.736MHzを発生する回
路、混合器112は局部発振器111の出力と中間周波信号を
混合する混合器、フィルタ113は65.472MHzで
標本化した信号を16.368MHzで標本化した信号
に変換する低域フィルタ、基準発振器114は受信機の基
準クロックを発生する発振器、逓倍器115は基準発振器1
14の出力を4逓倍するPLL発振器である。
An antenna 102 is a non-directional antenna for receiving radio waves from a GPS satellite, a filter 103 is a band filter having a frequency of 1.57542 GHz and a bandwidth of 30 MHz for filtering satellite signals, and an amplifier 104 is a frequency 1.57542 GHz.
z-band amplifier, local oscillator 105 is 1.608156GH
An oscillator for generating a local signal of z, a mixer 106 is a mixer for mixing the output signal and the satellite signal to output an intermediate frequency signal, and a filter 107 is 32.736 MH output from the mixer.
a band filter for filtering only an intermediate frequency signal having a bandwidth of 8 MHz at z, an amplifier 108 for amplifying the intermediate frequency signal, a comparator 109 for converting the intermediate frequency signal into a binary digital signal, A latch for sampling the digitized intermediate frequency signal at a frequency of 65.472 MHz, a local oscillator 111 is a circuit for generating an orthogonal local signal 32.736 MHz for frequency-converting the intermediate frequency signal to a baseband, and a mixer 112 is a local oscillator. A mixer for mixing the output of 111 and the intermediate frequency signal, a filter 113 is a low-pass filter for converting a signal sampled at 65.472 MHz to a signal sampled at 16.368 MHz, and a reference oscillator 114 is a reference clock of the receiver. Generated oscillator, multiplier 115 is reference oscillator 1
This is a PLL oscillator that multiplies the output of 14 by four.

【0031】疑似雑音発生器116は、複数の衛星につい
てそれぞれ固有の疑似雑音符号を発生する符号発生回
路、相関器117は複数の衛星それぞれについて、衛星信
号と疑似雑音発生器116の出力を混合し相関を測定する
とともに、疑似雑音発生器116で発生する疑似雑音符号
と関連付けて受信信号を標本化する回路、スイッチ118
は衛星ごとに時間積分した相関器117の出力を時間順次
で切り換えるスイッチ、数値制御発振器119は衛星信号
の搬送波に追尾している再生搬送波を、衛星ごとに時間
順次で出力する発振器、混合器120は各衛星について順
次、相関器117の出力信号を直交周波数変換する混合
器、スイッチ121は混合器の出力IとQを順次切り換え
て出力するスイッチ、加算器122とRAM(ランダムア
クセスメモリ)123は混合器120の出力を衛星ごとに累積
して加算する累積加算器、制御部124はこの衛星信号ご
とに同相成分と直交成分別々に累積加算値した結果を用
いて、衛星信号に追尾するように疑似雑音発生器116と
数値制御発振器119を制御するマイクロプロセッサを使
った制御回路である。
The pseudo-noise generator 116 generates a pseudo-noise code unique to each of a plurality of satellites, and the correlator 117 mixes the satellite signal and the output of the pseudo-noise generator 116 for each of the plurality of satellites. A circuit for measuring the correlation and sampling the received signal in association with the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator 116, a switch 118
Is a switch for sequentially switching the output of the correlator 117, which is time-integrated for each satellite, and a numerically controlled oscillator 119 is an oscillator for outputting a reproduced carrier wave tracking the carrier wave of the satellite signal for each satellite in time sequence. Is a mixer for sequentially converting the output signal of the correlator 117 into orthogonal frequency for each satellite, a switch 121 is a switch for sequentially switching and outputting the outputs I and Q of the mixer, an adder 122 and a RAM (random access memory) 123 are A cumulative adder that accumulates and adds the output of the mixer 120 for each satellite, the control unit 124 uses the result of the cumulative addition separately for the in-phase component and the quadrature component for each satellite signal to track the satellite signal. This is a control circuit using a microprocessor for controlling the pseudo noise generator 116 and the numerically controlled oscillator 119.

【0032】以上のように構成したGPS受信機につい
て、以下その動作を説明する。構成は、図11の従来例
と同様であるが、制御部124の動作が異なっている。ま
ず、複数のGPS衛星101の電波をアンテナ102で受け
る。次に、受けた信号よりフィルタ103で不要な信号を
除き、増幅器104で増幅する。さらに、局部発振器105、
混合器106及びフィルタ107で構成する周波数変換回路で
周波数変換する。出力した中間周波信号の周波数は3
2.736MHzを中心とする信号である。
The operation of the GPS receiver configured as described above will be described below. The configuration is the same as the conventional example of FIG. 11, but the operation of the control unit 124 is different. First, radio waves of a plurality of GPS satellites 101 are received by an antenna 102. Next, an unnecessary signal is removed from the received signal by the filter 103 and amplified by the amplifier 104. Furthermore, the local oscillator 105,
Frequency conversion is performed by a frequency conversion circuit including the mixer 106 and the filter 107. The frequency of the output intermediate frequency signal is 3
This signal is centered at 2.736 MHz.

【0033】次に、変換した中間周波信号を増幅器108
で増幅及び振幅制限した後、比較器109において2値の
ロジック信号に変換する。この2値化した信号を、ラッ
チ110において、4逓倍器115が出力する65.472M
Hzのクロック信号で標本化する。これ以降は全ての信
号を離散値として、ロジック回路または演算回路で信号
処理する。この標本化した信号を、局部発振器111が出
力する32.736MHzのI信号と、I信号に対し9
0゜位相の異なるQ信号によって直交周波数変換する。
さらに、この周波数変換した衛星信号I,Qについて、
受信する衛星ごとに独立した信号処理を行なう。
Next, the converted intermediate frequency signal is
After the amplification and the amplitude limitation, the comparator 109 converts the signal into a binary logic signal. The binarized signal is output from the latch 110 to the 65.472M output by the quadrupler 115.
The sampling is performed with a clock signal of Hz. Thereafter, all signals are processed as discrete values by a logic circuit or an arithmetic circuit. This sampled signal is combined with a 32.736 MHz I signal output from the local oscillator 111 and a 9
Orthogonal frequency conversion is performed by Q signals having different 0 ° phases.
Further, regarding the frequency-converted satellite signals I and Q,
Independent signal processing is performed for each receiving satellite.

【0034】疑似雑音発生器116は、受信する衛星ごと
に固有の疑似雑音符号を出力する。この衛星固有の疑似
雑音符号は、C/Aコードと呼ばれ、符号速度が1.0
23Mbps、符号長1023チップであって、周期は
1msecである。この疑似雑音符号と前記中間周波信
号I,Qを、衛星ごとに相関器117によって混合して相
関を求める。疑似雑音符号の位相は、信号処理の基準ク
ロックである16.368MHzのタイミング(疑似雑
音符号16分の1チップに相当)を単位として量子化
し、この量子化した値を疑似雑音発生器116に設定す
る。
The pseudo noise generator 116 outputs a pseudo noise code unique to each satellite to be received. This pseudo noise code unique to the satellite is called a C / A code and has a code rate of 1.0.
23 Mbps, code length 1023 chips, cycle is 1 msec. The pseudo noise code and the intermediate frequency signals I and Q are mixed by a correlator 117 for each satellite to obtain a correlation. The phase of the pseudo-noise code is quantized in units of 16.368 MHz timing (corresponding to 1/16 chip of the pseudo-noise code), which is a reference clock for signal processing, and this quantized value is set in the pseudo-noise generator 116. I do.

【0035】相関器117は、受信信号と疑似雑音符号を
混合した後、数百KHzの標本化周波数まで時間積分に
よって平滑化し、この平滑化した信号AIとAQを出力す
ると共に、疑似雑音発生器で発生する疑似雑音符号が、
0から1に変化するタイミングに対し、δだけ先行また
は後行したタイミングに標本化した受信信号を、数百K
Hzの標本化周波数に相当する期間積分によって平滑化
した信号BIとBQを出力する。
The correlator 117 mixes the received signal with the pseudo-noise code, smoothes it by time integration to a sampling frequency of several hundred KHz, outputs the smoothed signals A I and A Q, and outputs the pseudo-noise signal. The pseudo-noise code generated by the generator is
A received signal sampled at a timing preceding or succeeding by δ with respect to the timing of changing from 0 to 1 is several hundred K
The signals B I and B Q smoothed by integration over a period corresponding to a sampling frequency of Hz are output.

【0036】数値制御発振器119は、それぞれの衛星に
ついて再生搬送波信号を発振し、直交した出力信号I及
びQを出力する。この出力信号によって、混合器120は
平滑化した相関器117の出力信号を直交周波数変換す
る。この周波数変換では、入力信号の標本化周波数が低
くなっているので、複数の衛星について時分割で処理す
る。
The numerically controlled oscillator 119 oscillates a reproduced carrier signal for each satellite and outputs orthogonal output signals I and Q. Based on the output signal, the mixer 120 performs orthogonal frequency conversion on the smoothed output signal of the correlator 117. In this frequency conversion, since the sampling frequency of the input signal is low, a plurality of satellites are processed in a time division manner.

【0037】混合器120が出力する同相成分Iと直交成
分Qは、スイッチ121において時間順次信号に変換す
る。そして、加算器122とRAM123で構成する累積加算
器は、衛星ごとに混合器120の出力信号を累積加算す
る。信号AI、AQを周波数変換し累積加算した値を相関
結果PI、PQとし、信号BI、BQを周波数変換し累積加
算した値を振幅の平均値EI、EQとする。加算する期間
はC/Aコードの始まりから終わりまでの1msecを
1区間とする。
The in-phase component I and the quadrature component Q output from the mixer 120 are converted by the switch 121 into time-sequential signals. Then, a cumulative adder composed of the adder 122 and the RAM 123 cumulatively adds the output signal of the mixer 120 for each satellite. The values obtained by frequency-converting and cumulatively adding the signals A I and A Q are used as correlation results P I and P Q, and the values obtained by frequency-converting the signals B I and B Q and cumulatively adding are used as average amplitude values E I and E Q. . The period of addition is 1 msec from the beginning to the end of the C / A code.

【0038】制御部124は、累積加算結果を受け取り、
相関結果PQ成分の振幅が小さくなるように数値制御発
振器119を制御することによって、衛星信号の搬送波を
追尾する。さらに、前記δと疑似雑音発生器116の位相
を変えて振幅の平均値EIを測定し、振幅の平均値EI
小さくなるように、疑似雑音符号の位相を追尾する。そ
して、この測定した位相差を疑似雑音発生器116に設定
している位相に加えることによって、衛星信号に含まれ
る疑似雑音符号の位相を測定する。
The control unit 124 receives the cumulative addition result,
By controlling the numerically controlled oscillator 119 so that the amplitude of the correlation result PQ component is reduced, the carrier of the satellite signal is tracked. Further, the average value E I of the amplitude is measured while changing the phase of δ and the phase of the pseudo noise generator 116, and the phase of the pseudo noise code is tracked so that the average value E I of the amplitude becomes small. Then, by adding the measured phase difference to the phase set in the pseudo noise generator 116, the phase of the pseudo noise code included in the satellite signal is measured.

【0039】制御部124は、また相関結果PI成分の正負
変化より、衛星からBPSK変調で送られる50bps
のデータを復調する。そして、測定した疑似雑音符号の
位相と50bpsのデータのタイミングにより、衛星が
電波を発射した時刻を求める。
The control unit 124 also sent from the positive and negative changes in the correlation result P I component, with BPSK modulation from the satellite 50bps
Demodulate the data. Then, based on the measured phase of the pseudo-noise code and the timing of the 50 bps data, the time at which the satellite emits radio waves is determined.

【0040】さらに制御部124は、複数の衛星について
受け取った軌道情報や時刻情報と測定した時刻を使っ
て、それぞれの衛星が電波を発射した時刻と受信位置ま
での伝播時間を加えたGPSタイムが等しくなるような
受信機のアンテナ位置を演算により求め、外部へ出力す
る。
Further, the control unit 124 uses the orbital information and time information received for a plurality of satellites and the measured time to calculate the GPS time, which is the sum of the time at which each satellite emitted a radio wave and the propagation time to the receiving position. An antenna position of the receiver that is equal is obtained by calculation and output to the outside.

【0041】図2は図1の相関器117の詳細な構成を示
し、図2においてカウンタ125は図1の疑似雑音発生器1
16が発生する疑似雑音符号に対し、基準クロック8個先
行した疑似雑音符号の遷移タイミング信号を合図に計数
を始め、一致した疑似雑音符号の遷移タイミングに対し
δだけ先行ないし後行した疑似雑音符号のタイミングと
その次のタイミングを示す信号と、この二つのタイミン
グを識別する信号を出力する計数回路である。
FIG. 2 shows a detailed configuration of the correlator 117 shown in FIG. 1. In FIG. 2, the counter 125 is provided by the pseudo noise generator 1 shown in FIG.
The transition timing signal of the pseudo noise code which is eight reference clocks ahead of the pseudo noise code generated by the counter 16 is counted, and the pseudo noise code preceding or succeeding by δ with respect to the transition timing of the coincident pseudo noise code is started. And a signal indicating the next timing and a signal identifying the two timings.

【0042】カウンタ126は、疑似雑音発生器116に一致
したタイミングを発生する計数回路、ラッチ127は疑似
雑音発生器116が発生する基準クロック8個先行したタ
イミング信号で疑似雑音符号を保持するDラッチ、ラッ
チ128はカウンタ126が出力するタイミングに、疑似雑音
発生器116に一致したタイミングに疑似雑音符号を保持
するDラッチ、論理回路129は、8クロック先行した疑
似雑音符号と8クロック後行した疑似雑音符号を入力
し、以下に示す表1の様に2個の入力の違いに応じて1
または−1を出力する回路である。
A counter 126 is a counting circuit for generating a timing coincident with the pseudo noise generator 116, and a latch 127 is a D-latch for holding a pseudo noise code by a timing signal generated by the pseudo noise generator 116 and preceding by eight reference clocks. , A latch 128 holds a pseudo-noise code at the timing output from the counter 126 and a timing coincident with the pseudo-noise generator 116, and a logic circuit 129 outputs a pseudo-noise code preceding by eight clocks and a pseudo-noise code following eight clocks. The noise code is input, and as shown in Table 1 below, 1 is set according to the difference between the two inputs.
Or a circuit that outputs -1.

【0043】 <表1> 先行した符号入力A 後行した符号入力B Y出力 0 0 0 1 0 −1 0 1 1 1 1 0<Table 1> preceding code input A succeeding code input BY output 0 0 0 1 0 -1 0 1 1 1 1 0

【0044】混合器130は、ラッチ128が出力する疑似雑
音発生器116と同じタイミングに相当する疑似雑音符号
が1か0かによって、図1フィルタ113の出力信号の正
負を反転する乗算器、フィルタ131は混合器130の出力I
とQをそれぞれ時間積分し、標本化周波数が数百KHz
の平滑化した信号AI、AQを出力する累積加算器、重み
付け器132は制御部124が出力する値Rと、カウンタ125
が出力する先行、後行のタイミングを識別する信号に応
じて、図1フィルタ113の出力信号に重み付けをする重
み付け器、混合器133は論理回路129の出力と図1フィル
タ113の出力信号を乗算する乗算器、フィルタ134はカウ
ンタ125が出力するδだけ先行ないし後行したタイミン
グとその次のタイミングを示す信号を入力した時、混合
器133の出力を積分し、標本化周波数が数百KHzに相
当する平滑化を施した信号BI、BQを出力する累積加算
器である。
The mixer 130 includes a multiplier and a filter for inverting the sign of the output signal of the filter 113 in FIG. 1 depending on whether the pseudo noise code corresponding to the same timing as the pseudo noise generator 116 output from the latch 128 is 1 or 0. 131 is the output I of the mixer 130
And Q are time integrated, and the sampling frequency is several hundred KHz.
The accumulator and the weighting unit 132 that output the smoothed signals A I and A Q of the value
A weighting device that weights the output signal of the filter 113 in FIG. 1 in accordance with the signal for identifying the timing of the preceding and succeeding lines output by the mixer 133. The mixer 133 multiplies the output of the logic circuit 129 by the output signal of the filter 113 in FIG. When a signal indicating a timing preceding or succeeding by δ output from the counter 125 and a signal indicating the next timing are input, the filter 134 integrates the output of the mixer 133 and the sampling frequency is increased to several hundred KHz. It is a cumulative adder that outputs correspondingly smoothed signals BI and BQ .

【0045】以上のように構成した図1の相関器117に
ついて、図2の相関器117構成と図3のタイミング図と
図4の振幅特性を用いて以下その動作を説明する。図3
(a)は疑似雑音発生器116から入力する疑似雑音符号
に対し、基準クロック8個先行した疑似雑音符号であ
る。図3(b)はラッチ128が出力する疑似雑音符号で
あって、疑似雑音発生器116が発生する疑似雑音符号と
タイミングが一致している。
The operation of the correlator 117 of FIG. 1 configured as described above will be described below with reference to the configuration of the correlator 117 of FIG. 2, the timing chart of FIG. 3, and the amplitude characteristic of FIG. FIG.
(A) is a pseudo-noise code that is eight reference clocks ahead of the pseudo-noise code input from the pseudo-noise generator 116. FIG. 3B shows the pseudo-noise code output from the latch 128, which has the same timing as the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator 116.

【0046】混合器130はこのラッチ128の出力が0の場
合、フィルタ113からの受けた衛星信号を正負反転して
出力し、1の場合は衛星信号をそのまま出力する。フィ
ルタ133は前記のごとく平滑化した信号AI、AQを出力
する。さらにこの信号は、周波数変換と累積加算によっ
て相関結果PI、PQとなる。この一致したタイミングに
相当する疑似雑音符号は、受信している衛星信号の疑似
雑音符号と、符号の種類が同じで、位相が概略一致して
いるとする。このとき受信している衛星信号は、混合器
130においてスペクトル拡散された信号が逆拡散され、
50bpsでBPSK変調された位相変調信号を得るこ
とができる。
When the output of the latch 128 is 0, the mixer 130 inverts the sign of the satellite signal received from the filter 113 and outputs the inverted signal. When it is 1, the mixer 130 outputs the satellite signal as it is. The filter 133 outputs the signals A I and A Q smoothed as described above. Further, this signal becomes correlation results P I and P Q by frequency conversion and cumulative addition. It is assumed that the pseudo-noise code corresponding to the coincident timing has the same kind of code as the pseudo-noise code of the received satellite signal, and the phases thereof are substantially the same. The satellite signal being received at this time is
At 130, the spread spectrum signal is despread,
A BPSK-modulated phase-modulated signal at 50 bps can be obtained.

【0047】そして、制御部124はフィルタ131が出力す
る相関結果の直交成分PQが小さくなるように、数値制
御発振器119を制御するこで衛星信号の搬送波を追尾す
る。さらに、相関結果の同相成分PIが正負に変化する
のを調べることにより、位相変調信号を復調し、衛星信
号より時刻情報や軌道情報時刻を受け取る。
The control unit 124 tracks the carrier of the satellite signal by controlling the numerically controlled oscillator 119 so that the orthogonal component P Q of the correlation result output from the filter 131 is reduced. Further, the phase modulation signal is demodulated by examining whether the in-phase component P I of the correlation result changes between positive and negative, and the time information and the orbit information time are received from the satellite signal.

【0048】図3(c)は、論理回路129が出力する信
号であって、疑似雑音発生器116が発生する疑似雑音符
号(b)が1に変化するタイミングの前後8クロックが
−1、0に変化するタイミングの前後7クロックが1と
なる。図3(d)は疑似雑音符号の遷移タイミングに対
しδ=−2だけ先行した疑似雑音符号のタイミングとそ
の次のタイミングを示す信号であって、この信号を受け
取った2クロックの間フィルタ134は混合器133の出力を
積分する。ただし、疑似雑音発生器116が発生する疑似
雑音符号(b)が変化しないタイミングは混合器133の
出力が0である。図3(e)は図3(d)の前半と後半
を識別する信号である。
FIG. 3C shows a signal output from the logic circuit 129. The eight clocks before and after the timing when the pseudo noise code (b) generated by the pseudo noise generator 116 changes to 1 are -1, 0. 7 clocks before and after the timing of changing to 1. FIG. 3D shows a signal indicating the timing of the pseudo-noise code preceding the transition timing of the pseudo-noise code by δ = −2 and the next timing, and the filter 134 receives the signal for two clocks. The output of the mixer 133 is integrated. However, the output of the mixer 133 is 0 at the timing when the pseudo noise code (b) generated by the pseudo noise generator 116 does not change. FIG. 3E shows a signal for identifying the first half and the second half of FIG. 3D.

【0049】制御部124は、カウンタ125の計数値を変え
ることによりタイミングを変更する。先行ないし後行し
た疑似雑音符号のタイミングδは、基準クロックの個数
で設定でき、−7から7迄の整数値である。
The control unit 124 changes the timing by changing the count value of the counter 125. The timing δ of the preceding or following pseudo noise code can be set by the number of reference clocks, and is an integer value from -7 to 7.

【0050】図1の制御部124は、追尾している衛星信
号の疑似雑音符号のタイミングに合わせて、衛星信号の
振幅を測定する。振幅を測定するタイミングは、追尾し
ている疑似雑音符号の位相に対して相対的に決める。疑
似雑音符号は受信機で発生する基準クロックの1/16
のレートで変化するが、基準クロックの周波数誤差や受
信機と衛星の距離が変化するので、疑似雑音符号の追尾
では時間と共に疑似雑音符号の位相が変化する。なお、
この位相変化の量は搬送波に対する追尾によってかなり
正確に測定することができ、この観測結果を使って疑似
雑音符号の追尾を制御する。
The control section 124 in FIG. 1 measures the amplitude of the satellite signal in accordance with the timing of the pseudo noise code of the satellite signal being tracked. The timing for measuring the amplitude is determined relatively to the phase of the pseudo-noise code being tracked. The pseudo-noise code is 1/16 of the reference clock generated by the receiver.
However, since the frequency error of the reference clock and the distance between the receiver and the satellite change, the phase of the pseudo-noise code changes with time in tracking the pseudo-noise code. In addition,
The amount of this phase change can be measured fairly accurately by tracking the carrier, and this observation is used to control the tracking of the pseudo-noise code.

【0051】そのために、疑似雑音符号の変化タイミン
グと基準クロックのタイミングの関係は徐々に変化す
る。制御部124はこの変化するタイミングに対して更
に、衛星信号の振幅を測定するタイミング分を補正した
疑似雑音符号の位相を計算する。そして、疑似雑音符号
の追尾のため、基準クロックの周期で量子化した整数値
の位相で疑似雑音発生器116を制御する。従って、制御
部124が設定する疑似雑音符号の位相は、16分の1チ
ップ単位で量子化する際に少数以下を切り捨てている。
Therefore, the relationship between the timing of the change of the pseudo noise code and the timing of the reference clock gradually changes. The control unit 124 further calculates the phase of the pseudo-noise code in which the timing for measuring the amplitude of the satellite signal is corrected with respect to the changing timing. Then, for tracking the pseudo-noise code, the pseudo-noise generator 116 is controlled with the phase of the integer value quantized at the cycle of the reference clock. Therefore, the phase of the pseudo-noise code set by the control unit 124 is rounded down to a small number when quantizing in units of 1/16 chip.

【0052】疑似雑音符号と関連付けて、衛星信号の振
幅を測定するタイミングの設定は、前記の測定するタイ
ミング分を補正した位相と、疑似雑音発生器116に設定
した位相との関係から、実際に振幅を測定すべきタイミ
ングに相当するδを決定する。このδもまた16分の1
チップ単位であるため、量子化する際に切り捨る少数以
下の部分があり、これをRと定義する。当然Rは0チッ
プから1/16チップ以下の範囲に納まっている。求め
たδの値をカウンタ125に設定する。一方、求めたRの
値Rに応じて、制御部124は2個の重み付データを重み
付け器132に出力する。
The timing for measuring the amplitude of the satellite signal in relation to the pseudo noise code is set based on the relationship between the phase corrected for the measured timing and the phase set for the pseudo noise generator 116. Δ corresponding to the timing at which the amplitude is to be measured is determined. This δ is also 1/16
Since it is a chip unit, there is a part of the number that is rounded down at the time of quantization and is defined as R. Of course, R is in the range of 0 chip to 1/16 chip or less. The obtained value of δ is set in the counter 125. On the other hand, according to the obtained value R, the control unit 124 outputs two pieces of weighted data to the weighting unit 132.

【0053】重み付けの方法は、図3(e)が1のタイ
ミングは(1.0−R)に比例した値、0のタイミング
はRに比例した値とする。この重み付けした信号は、前
記フィルタ134の出力信号BI、BQとして出力し、累積
加算した振幅の平均値EI、E Qとなる。
The weighting method is shown in FIG.
Mining is a value proportional to (1.0-R), 0 timing
Is a value proportional to R. This weighted signal is
Output signal B of filter 134I, BQOutput as
Average value E of added amplitudeI, E QBecomes

【0054】図4は、タイミングδや疑似雑音発生器11
6の位相を制御して疑似雑音符号のタイミングを変えた
場合に得られる、このEIの変化を示す振幅特性であ
る。横軸は、衛星信号のタイミングと振幅を観測したタ
イミングとの位相差、縦軸はその観測タイミングで得ら
れる衛星信号の振幅で、最大振幅を1とした相対値で示
している。なお、衛星信号に加えられている50bps
の位相変調により、この波形は正負が反転する。衛星信
号と受信機間の疑似雑音符号の位相は、この振幅特性の
中央部で、振幅が0となる所で位相差を0としている。
FIG. 4 shows the timing δ and the pseudo noise generator 11.
Controls 6 phase obtained when changing the timing of the pseudo-noise code and an amplitude characteristic showing a change in the E I. The horizontal axis represents the phase difference between the timing of the satellite signal and the timing at which the amplitude was observed, and the vertical axis represents the amplitude of the satellite signal obtained at the observation timing, which is a relative value with the maximum amplitude being 1. In addition, 50 bps added to the satellite signal
The waveform of this waveform is inverted between positive and negative. The phase difference between the satellite signal and the pseudo-noise code between the receiver and the phase difference is 0 where the amplitude becomes 0 at the center of the amplitude characteristic.

【0055】図5は、本実施形態固有の、制御部124に
おける疑似雑音発符号に追尾する方法を説明する流れ図
である。図5のステップ201において、相関結果PIと振
幅の平均値EIの各測定値を受け取る。ステップ202で
は、各測定値の振幅を判定して、衛星信号が受信できて
いるか否かを判断する。衛星信号が受信できていない場
合、ステップ203では衛星信号の追尾を継続するか否か
を判断する。ステップ203において衛星信号の追尾を中
断する場合には、ステップ204において引き込みモード
を変更する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining a method of tracking a pseudo-noise code in the control unit 124, which is unique to the present embodiment. In step 201 of FIG. 5, each measured value of the correlation result P I and the average value E I of the amplitude is received. In step 202, the amplitude of each measured value is determined to determine whether a satellite signal has been received. If the satellite signal has not been received, it is determined in step 203 whether or not to continue tracking the satellite signal. When the tracking of the satellite signal is interrupted in step 203, the pull-in mode is changed in step 204.

【0056】一方衛星信号が受信できている場合、ステ
ップ205では、相関結果PIの正負によって平均値EI
正負反転し、PIの振幅で平均値EIを規格化する。次い
でステップ206ではステップ205において規格化した平均
値EIを入力して雑音成分を時定数τ1が10分の低域
通過フィルタで除去する。
On the other hand, if the satellite signal has been received, in step 205, the average value E I is inverted by the sign of the correlation result P I , and the average value E I is normalized by the amplitude of P I. Next, in step 206, the average value E I standardized in step 205 is input, and the noise component is removed by a low-pass filter having a time constant τ1 of 10 minutes.

【0057】ステップ207ではステップ206における第1
のフィルタ演算出力に従って疑似雑音発生器116の位相
と振幅を測定するタイミングδとRを制御する符号位相
補正を行なう。次いで、ステップ208ではステップ207に
おける符号位相補正で補正した符号位相の補正量を入力
して時間積分する。ステップ209ではステップ208におけ
る第2のフィルタ演算出力の絶対値と以前の最大値Mと
を比較して大きい方を次の最大値Mとして出力するとと
もに最大値Mを保持する。
In step 207, the first in step 206
The code phase correction for controlling the timings .delta. And R for measuring the phase and amplitude of the pseudo noise generator 116 is performed according to the filter operation output of. Next, in step 208, the correction amount of the code phase corrected by the code phase correction in step 207 is input and time integrated. In step 209, the absolute value of the second filter operation output in step 208 is compared with the previous maximum value M, and the larger one is output as the next maximum value M, and the maximum value M is held.

【0058】ステップ210では最大値Mの値を一定の割
合で減衰させる。そしてステップ211では最大値Mを所
定の値と比較して最大値の判定処理を行なう。ステップ
212では、最大値Mが所定の値を超えた時にマルチパス
環境を示すフラッグを立てるフラッグオン処理を行な
う。そしてステップ213では最大値Mが所定の値を下回
った時にマルチパス環境を示すフラッグを倒すフラッグ
オフ処理を行ない、ステップ214において処理の終了を
行なう。
In step 210, the value of the maximum value M is attenuated at a constant rate. Then, in step 211, the maximum value M is compared with a predetermined value to determine the maximum value. Steps
At 212, a flag-on process is performed to set a flag indicating a multipath environment when the maximum value M exceeds a predetermined value. Then, in step 213, when the maximum value M falls below a predetermined value, a flag-off process for defeating a flag indicating the multipath environment is performed, and in step 214, the process ends.

【0059】この処理の流れにおいて、ステップ206に
おける第1のフィルタの演算処理とステップ207におけ
る符号位相補正による疑似雑音符号の追尾は、受信信号
に含まれる疑似雑音符号の位相雑音に対して低域通過フ
ィルタの役割を果たす。更に、ステップ208における第
2のフィルタの演算処理による時間積分では、過去から
その時点までに符号位相を補正した量を知ることができ
る。
In this processing flow, the operation of the first filter in step 206 and the tracking of the pseudo-noise code by the code phase correction in step 207 are performed in a low frequency band with respect to the phase noise of the pseudo-noise code included in the received signal. Acts as a pass filter. Further, in the time integration by the arithmetic processing of the second filter in step 208, it is possible to know the amount of code phase correction from the past to that time.

【0060】衛星と受信機の間の距離変化によって生じ
る疑似雑音符号の位相変化は、前記の通り搬送波の位相
変化を疑似雑音符号の位相に反映させているので、マル
チパスが無く、追尾が安定している時は、この時間積分
値は概略一定値を保つ。追尾が安定したと判断した時に
ステップ208における第2のフィルタの演算処理を0に
初期化すれば概略0になる。
The phase change of the pseudo-noise code caused by the change in distance between the satellite and the receiver reflects the phase change of the carrier wave in the phase of the pseudo-noise code as described above. During this operation, the time integration value keeps a substantially constant value. When it is determined that tracking is stable, the calculation processing of the second filter in step 208 is initialized to 0, so that the value becomes approximately 0.

【0061】もしも、マルチパスなどの原因で疑似雑音
符号の追尾に誤差が加わると、ステップ208における第
2のフィルタの演算処理による積分結果が変化する。こ
の変化量は追尾に誤差と強い関連性を持っているので、
その影響の度合いを判定できる。その影響が、要求され
る測定精度を超えた時に、ステップ211における最大値
判定で判定できるように前記所定の値を定めておき、マ
ルチパス環境を示すフラッグを介して位置を測定する際
にマルチパスの影響を受けた衛星の観測結果を排除す
る。
If an error is added to the tracking of the pseudo-noise code due to factors such as multipath, the result of the integration performed by the second filter in step 208 changes. Since this change has a strong relationship with the error in tracking,
The degree of the influence can be determined. When the influence exceeds the required measurement accuracy, the predetermined value is determined so that it can be determined by the maximum value determination in step 211, and when the position is measured via a flag indicating a multipath environment, the multiplicity is determined. Eliminate observations from satellites affected by the path.

【0062】以上のように本発明の第1の実施形態によ
れば、予め測定した衛星信号の振幅特性と、受信信号を
標本化して得た振幅特性を比較するなど、従来例の非常
に複雑な処理に比べ、衛星信号の疑似雑音符号に追尾に
おいて、符号位相の補正量を求める第1のフィルタと、
この位相の補正量で疑似雑音符号の位相を補正する手段
で構成する疑似雑音符号の追尾フィルタに対して、位相
の補正量を時間積分する第2のフィルタと、この時間積
分した結果の振幅によってマルチパスの影響を判定する
手段を設けることによって、疑似雑音符号の位相がマル
チパスによる影響を受けて変化していることを非常に簡
単な処理で検出でき、影響を受けた観測結果を位置計算
の際に排除できるので、マルチパスの影響を受けない
で、疑似雑音符号の位相による精度の良い位置測定がで
きる点で優れた効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the amplitude characteristic of a satellite signal measured in advance is compared with the amplitude characteristic obtained by sampling a received signal, which is a very complicated example of the conventional example. A first filter for obtaining a correction amount of a code phase in tracking a pseudo noise code of a satellite signal,
A second filter that integrates the amount of phase correction with respect to the tracking filter of the pseudo-noise code configured by means for correcting the phase of the pseudo-noise code with the amount of phase correction, and an amplitude of the result of the time integration. By providing a means for determining the effect of multipath, it is possible to detect the phase of the pseudo-noise code under the influence of multipath with very simple processing, and calculate the position of the affected observation result. Therefore, an excellent effect can be obtained in that accurate position measurement based on the phase of the pseudo-noise code can be performed without being affected by multipath.

【0063】本実施形態の相関器117は、疑似雑音符号
の位相においてマルチパスの影響を受け難い特性を持っ
ており、符号位相の補正量を求める第1のフィルタと、
この位相の補正量で疑似雑音符号の位相を補正する手段
で構成する疑似雑音符号の追尾フィルタも、マルチパス
が原因の疑似雑音符号の位相雑音の比較的早い時間変化
を示す成分を軽減する。しかし、受信できる衛星数が多
い場合は、多少なりともマルチパスの影響を受けた衛星
の観測結果は排除した方がより高い精度が得られ、処理
が簡単であるためその効果は大きい。
The correlator 117 of this embodiment has a characteristic that the phase of the pseudo-noise code is hardly affected by multipath, and includes a first filter for obtaining a code phase correction amount,
The tracking filter of the pseudo-noise code constituted by the means for correcting the phase of the pseudo-noise code by the amount of phase correction also reduces the component of the pseudo-noise code, which is caused by multipath, showing a relatively fast time change of the phase noise. However, when the number of satellites that can be received is large, it is more effective to eliminate the observation results of the satellites affected by the multipath to some extent because higher accuracy is obtained and the processing is simpler, so that the effect is large.

【0064】(第2の実施の形態)第2の実施の形態の
構成は、図1の第1の実施の形態と同様であるが、制御
部124の動作が異なっている。図6は本実施形態固有
の、制御部124における疑似雑音発符号に追尾する方法
を説明する流れ図である。図6において、処理の流れと
動作は第1の実施の形態の動さを説明した図5の流れ図
と概略同等であるが、ステップ212にて最大値Mが所定
の値を超えた時にマルチパス環境を示すフラッグを立て
るフラッグオン処理ステップに続いて、ステップ215に
おいてフラッグが立っている場合に5分経過したかどう
かを判定する時間判定処理ステップと、5分経過する度
にステップ216において第2のフィルタにおける演算を
0に初期化するステップを設けている点が異なってい
る。
(Second Embodiment) The configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, but the operation of the control unit 124 is different. FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of tracking a pseudo-noise generating code in the control unit 124, which is unique to the present embodiment. In FIG. 6, the processing flow and the operation are substantially the same as those in the flow chart of FIG. 5 illustrating the operation of the first embodiment, but when the maximum value M exceeds a predetermined value in step 212, the multipath Subsequent to the flag-on processing step of setting a flag indicating the environment, a time determination processing step of determining whether five minutes have elapsed when the flag is set in step 215, and a second determination in step 216 each time five minutes have elapsed. Is provided in the step of initializing the operation in the filter of FIG.

【0065】上記した第1の実施の形態においても追尾
が安定したと判断された時には図5の流れ図に示さなか
ったけれども第2のフィルタの演算処理の初期化を行な
っている。この初期化を行なった時点で、マルチパスの
影響を受けていないければ、それ以降にマルチパスの影
響を受けた場合や、さらにその後マルチパスの影響が少
なくなった場合において、速やかにマルチパスの影響の
状態を検出できる。しかし、追尾が安定して初期化を行
なった時点で、マルチパスの影響を受けていると、マル
チパスの影響が少なくなった場合の判定が遅くなる。
In the first embodiment as well, when it is determined that the tracking is stable, although not shown in the flow chart of FIG. 5, the operation of the second filter is initialized. At the time of this initialization, if the multipath is not affected by the multipath, if the multipath is affected after that, or if the influence of the multipath is lessened thereafter, the multipath is immediately performed. The state of the influence of can be detected. However, if the influence of the multipath is affected when the tracking is stably initialized, the determination when the influence of the multipath is reduced becomes slow.

【0066】図7(a)は、上記した第1の実施の形態
においてマルチパスの影響を受けている状況で、追尾が
安定して第2のフィルタの演算処理の初期化を行なった
場合の、第2のフィルタの演算出力を示すグラフであ
る。縦軸は第2のフィルタの演算出力の振幅で単位は疑
似雑音符号の位相1チップである。第2のフィルタの入
力は疑似雑音符号の位相補正量であって、追尾における
疑似雑音符号の位相変化であり、搬送波の位相変化に対
するずれ分に相当する。横軸は追尾が安定した時刻を0
分とした時間経過である。
FIG. 7A shows a case where the tracking is stabilized and initialization of the arithmetic processing of the second filter is performed in a situation where the multipath is affected in the first embodiment. 7 is a graph showing a calculation output of the second filter. The vertical axis is the amplitude of the operation output of the second filter, and the unit is one chip of the pseudo noise code phase. The input to the second filter is the amount of phase correction of the pseudo-noise code, which is the phase change of the pseudo-noise code in tracking, and corresponds to the amount of deviation from the phase change of the carrier. The horizontal axis indicates the time when tracking is stable
This is the elapsed time in minutes.

【0067】図7(a)において、時間301でマルチパ
スの影響が少なくなっている。しかし、初期化した時点
の疑似雑音符号の位相がずれているため、オフセットを
持った値に落ち着いている。第2のフィルタの演算によ
る直流分を長い時定数で減衰させる手段によりオフセッ
トを徐々に解消できるが、マルチパスの影響が少なくな
ってから、この状態を認識するのに時間がかかる。
In FIG. 7A, at time 301, the effect of multipath is reduced. However, since the phase of the pseudo-noise code at the time of initialization is shifted, the value is settled with an offset. Although the offset can be gradually eliminated by means for attenuating the DC component by the second filter operation with a long time constant, it takes time to recognize this state after the influence of multipath is reduced.

【0068】これに対して、図7(b)は第2の実施の
形態において、図7(a)と同じマルチパスの影響を受
けている状況の、第2のフィルタの演算出力を示すグラ
フである。縦軸はPIの振幅で規格化した第2のフィル
タの演算出力の振幅で、疑似雑音符号の位相変化に対応
している。横軸は追尾が安定した時刻を基準とした時間
経過である。
On the other hand, FIG. 7B is a graph showing the calculation output of the second filter in the second embodiment under the same multipath influence as in FIG. 7A. It is. The vertical axis an amplitude of the calculated output of the second filter was normalized by the amplitude of P I, which corresponds to a phase change of the pseudo-noise code. The horizontal axis represents the time elapsed based on the time when tracking is stabilized.

【0069】図7(b)において、追尾が安定した後は
ステップ211における最大値判定処理においてマルチパ
スの影響が大きいと判定している。その後、5分ごとに
第2のフィルタの演算処理を0に初期化しているが、最
大値Mが減衰してステップ211における最大値判定処理
で所定の値を下回る前に、第2のフィルタの演算出力の
絶対値が以前の最大値Mを超え、ステップ209における
最大値保持処理で最大値Mが増大している。更に時間が
経過してマルチパスの影響も少なくなり、時間301にな
ると最大値Mが減衰して、ステップ211における最大値
判定処理でマルチパスの影響が少なくなったと判定して
いる。
In FIG. 7B, after the tracking is stabilized, it is determined in the maximum value determination processing in step 211 that the influence of the multipath is large. Thereafter, the arithmetic processing of the second filter is initialized to 0 every 5 minutes, but before the maximum value M attenuates and falls below a predetermined value in the maximum value determination processing in step 211, the second filter is initialized. The absolute value of the calculation output has exceeded the previous maximum value M, and the maximum value M has increased in the maximum value holding process in step 209. Further, the influence of the multipath decreases as time further elapses, and at time 301, the maximum value M attenuates, and it is determined in the maximum value determination processing in step 211 that the influence of the multipath has decreased.

【0070】以上のように本発明の第2の実施形態によ
れば、疑似雑音符号の追尾フィルタに対して、位相の補
正量を時間積分する第2のフィルタと、この時間積分し
た結果の振幅によってマルチパスの影響を判定する手段
に加えて、所定の時間だけ経過したかことを判定する手
段と、この判定に従って前記第2フィルタを初期化する
手段を設けることによって、マルチパスの影響が少なく
なったことを素早く判定できるので、マルチパスの影響
を受けずに、より多くの衛星の観測結果を使った、疑似
雑音符号の位相による精度の良い位置測定ができる点で
優れた効果が得られる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the second filter for integrating the correction amount of the phase with respect to the tracking filter of the pseudo-noise code and the amplitude of the result of the time integration are obtained. Means for determining whether a predetermined time has elapsed and means for initializing the second filter in accordance with this determination in addition to the means for determining the effect of multipath, thereby reducing the effect of multipath. Since it is possible to quickly judge that an error has occurred, an excellent effect can be obtained in that accurate position measurement can be performed by the pseudo noise code phase using the observation results of more satellites without being affected by multipath. .

【0071】(第3の実施の形態)第3の実施の形態の
構成は、図1の第1の実施の形態と同様であるが、制御
部124の動作が異なっている。図8は本実施形態固有
の、制御部124における疑似雑音発符号に追尾する方法
を説明する流れ図である。図8において、処理の流れと
動作は第2の実施の形態の動作を説明する図6の流れ図
と概略同等であるが、図6のステップ211における最大
値判定処理とステップ212におけるフラッグオン処理と
ステップ213におけるフラッグオフ処理に代えて、ステ
ップ217における誤差評価処理を設けている点が異なっ
ている。
(Third Embodiment) The configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, but the operation of the control unit 124 is different. FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of tracking a pseudo-noise code in the control unit 124, which is unique to the present embodiment. In FIG. 8, the processing flow and operation are substantially the same as those in the flow chart of FIG. 6 for explaining the operation of the second embodiment, but the maximum value determination processing in step 211 in FIG. The difference is that an error evaluation process in step 217 is provided instead of the flag-off process in step 213.

【0072】第2のフィルタの入力は疑似雑音符号の位
相補正量であって、第2のフィルタの演算出力の振幅
は、これを積分した値であるから、追尾における疑似雑
音符号の位相変化であり、搬送波の位相変化に対するず
れ分に相当する。マルチパスが、反射波の強度が直接波
よりも弱く、搬送波の追尾で位相滑りが発生しなけれ
ば、追尾している搬送波の位相変化は衛星との距離変化
に対応するものとなる。従って、マルチパスによる疑似
雑音符号の位相変化の程度は第2のフィルタの演算出力
の振幅により評価できる。
The input of the second filter is the amount of phase correction of the pseudo-noise code, and the amplitude of the operation output of the second filter is a value obtained by integrating this value. Yes, and corresponds to a deviation from the phase change of the carrier. If the intensity of the reflected wave in the multipath is weaker than that of the direct wave and no phase slip occurs in tracking the carrier, the change in the phase of the tracked carrier corresponds to the change in the distance to the satellite. Therefore, the degree of the phase change of the pseudo-noise code due to multipath can be evaluated by the amplitude of the operation output of the second filter.

【0073】ステップ217における誤差評価処理では、
ステップ209における最大値保持処理で第2のフィルタ
の演算出力の絶対値を求め、以前の最大値Mと比べて大
きい方を次回の最大値Mとし、この次回の最大値Mの3
/4を誤差の評価値として出力する。衛星ごとにこの誤
差の評価値に衛星時刻の誤差や電離層の誤差その他を加
味して、観測した疑似雑音符号の位相の誤差を決定す
る。
In the error evaluation processing in step 217,
In the maximum value holding process in step 209, the absolute value of the operation output of the second filter is obtained, and the larger value than the previous maximum value M is set as the next maximum value M.
/ 4 is output as an error evaluation value. The phase error of the observed pseudo-noise code is determined by adding the satellite time error, the ionospheric error, and the like to the evaluation value of the error for each satellite.

【0074】そして全ての観測した疑似雑音符号の位相
を使用し、前記疑似雑音符号の位相の誤差で重み付けし
て、最小自乗法によって受信機の位置を求める。従っ
て、受信できている衛星数が少ない時は、マルチパスに
よる誤差が多いと見込まれる衛星の観測結果も位置を決
定するのに寄与するが、測位結果の誤差は増加する。一
方、受信できている衛星数が多い場合は、マルチパスに
よる誤差が多いと見込まれる衛星の観測結果の寄与は小
さくなり、マルチパスによる誤差に影響されず高い精度
で位置が決定できる。しかも、両者のちがいは演算によ
り自動的に最適化できる。
Then, using the phases of all the observed pseudo-noise codes, weighting is performed by the error of the phase of the pseudo-noise codes, and the position of the receiver is obtained by the least square method. Therefore, when the number of satellites that can be received is small, observation results of satellites that are expected to have large errors due to multipath also contribute to determining the position, but errors in positioning results increase. On the other hand, when the number of satellites that can be received is large, the contribution of observation results of satellites that are expected to have many errors due to multipath becomes small, and the position can be determined with high accuracy without being affected by errors due to multipath. Moreover, the difference between the two can be automatically optimized by calculation.

【0075】以上のように本発明の第3の実施形態によ
れば、時間積分した結果の振幅によってマルチパスの影
響を判定する手段に代えて、マルチパスの影響による疑
似雑音符号の位相測定誤差を評価する手段を設け、この
位相測定誤差の評価値を使って重み付けして、疑似雑音
符号の位相の観測値から最小自乗法によって受信機の位
置を求めるので、マルチパスの影響の程度に応じて、よ
り高い頻度で適切な精度で位置を求めることができる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, the phase measurement error of the pseudo-noise code due to the influence of multipath is replaced with the means for determining the influence of multipath based on the amplitude obtained as a result of time integration. Means for evaluating the position of the receiver by weighting using the evaluation value of the phase measurement error and obtaining the position of the receiver by the least square method from the observed value of the phase of the pseudo-noise code. Thus, the position can be obtained with higher accuracy and appropriate accuracy.

【0076】(第4の実施の形態)第4の実施の形態の
構成は、図1の第1の実施の形態と同様であるが、相関
器117の詳細な構成が異なっている。図9は本実施形態
固有の、相関器117の詳細な構成であって、以下は図2
の相関器の詳細な構成との違いについて説明する。
(Fourth Embodiment) The configuration of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, but the detailed configuration of the correlator 117 is different. FIG. 9 shows a detailed configuration of the correlator 117 unique to the present embodiment.
The difference from the detailed configuration of the correlator will be described.

【0077】図9において、混合器135は基準クロック
8個先行した疑似雑音符号が1か0かによって、重み付
け器132の出力信号の正負を反転する乗算器、フィルタ1
36はカウンタ125が出力するδだけ先行ないし後行した
タイミングとその次のタイミングを示す信号を入力した
時、混合器135の出力を積分した、標本化周波数が数百
KHzに相当する平滑化を施した信号CI、CQを出力す
る累積加算器である。
In FIG. 9, a mixer 135 inverts the sign of the output signal of the weighter 132 depending on whether the pseudo noise code preceding the reference clock eight is 1 or 0.
When a signal indicating the timing preceding or succeeding by δ output from the counter 125 and the next timing are input, the output of the mixer 135 is integrated to perform smoothing corresponding to a sampling frequency of several hundred KHz. It is a cumulative adder that outputs the applied signals C I and C Q.

【0078】図10の振幅特性を用いて図9の相関器11
7の動作を以下に説明する。受信している衛星信号は直
接波だけであって、疑似雑音発生器116は衛星信号の疑
似雑音発符号を正確に追尾しているとする。疑似雑音発
符号の追尾は混合器135とフィルタ136以外の構成によっ
て、上記した第1の実施形態における図2の動作と同様
に行なっている。フィルタ136は、フィルタ134と同様の
動作をするが、入力信号が異なっている。
Using the amplitude characteristic of FIG. 10, the correlator 11 of FIG.
The operation of 7 will be described below. It is assumed that the received satellite signal is only a direct wave, and the pseudo-noise generator 116 accurately tracks the pseudo-noise code of the satellite signal. The tracking of the pseudo-noise code is performed by the configuration other than the mixer 135 and the filter 136 in the same manner as the operation of the first embodiment shown in FIG. Filter 136 operates similarly to filter 134, but with a different input signal.

【0079】重み付け器132が出力した信号は、混合器1
35を介して前記フィルタ136で積分し、出力信号CI、C
Qとして出力する。図1の加算器122とRAM123で構成
する累積加算器は、平均値EI、EQと同様に出力信号C
I、CQを衛星ごとに累積加算する。この周波数変換し累
積加算した値を振幅の平均値GI、GQとする。加算する
期間はC/Aコードの始まりから終わりまでの1mse
cを1区間とする。
The signal output from the weighting unit 132 is
The signals are integrated by the filter 136 through 35, and the output signals C I , C
Output as Q. The accumulator constituted by the adder 122 and the RAM 123 shown in FIG. 1 outputs the output signal C similarly to the average values E I and E Q.
I and C Q are cumulatively added for each satellite. The values obtained by the frequency conversion and the cumulative addition are defined as average amplitude values G I and G Q. The addition period is 1 msec from the beginning to the end of the C / A code.
Let c be one section.

【0080】図10(a)は、タイミングδや疑似雑音
発生器116の位相を制御して疑似雑音符号のタイミング
を変えた場合に得られる、GIの変化を示す振幅特性で
ある。なお、GQの振幅は概略0になることが期待でき
る。ただし、フィルタ107の帯域幅は衛星信号の帯域幅
よりも充分広いものとする。横軸は、衛星信号のタイミ
ングと振幅を観測したタイミングとの位相差、縦軸はそ
の観測タイミングで得られる衛星信号の振幅で、最大振
幅を1とした相対値で示している。なお、衛星信号に加
えられている50bpsの位相変調により、この波形は
正負が反転する。衛星信号と受信機間の疑似雑音符号の
位相差が0の所で振幅は概略0.5になると予想され
る。図4は疑似雑音符号が0から1または1から0に変
化する時の振幅特性であったが、図10(a)の振幅特
性は、疑似雑音符号1チップ分単独の振幅特性に相当す
る。
[0080] FIG. 10 (a), obtained when changing the timing of the pseudo-noise code by controlling the phase of the timing δ and a pseudo-noise generator 116, an amplitude characteristic showing a change in G I. The amplitude of G Q can be expected to be approximately zero. However, it is assumed that the bandwidth of the filter 107 is sufficiently wider than the bandwidth of the satellite signal. The horizontal axis represents the phase difference between the timing of the satellite signal and the timing at which the amplitude was observed, and the vertical axis represents the amplitude of the satellite signal obtained at the observation timing, which is a relative value with the maximum amplitude being 1. The waveform is inverted between positive and negative due to the 50 bps phase modulation applied to the satellite signal. The amplitude is expected to be approximately 0.5 where the phase difference of the pseudo noise code between the satellite signal and the receiver is zero. FIG. 4 shows the amplitude characteristics when the pseudo-noise code changes from 0 to 1 or from 1 to 0. The amplitude characteristics in FIG. 10A correspond to the amplitude characteristics of one pseudo-noise code alone.

【0081】以下は本実施形態における、複数の衛星に
ついて搬送波の位相を測定し、この測定した搬送波の位
相を複数の受信機間で比較し、複数の受信機の相対位置
を測定するキネマティック測位を行なうための、搬送波
位相の測定方法の説明である。
In the following, in this embodiment, the kinematic positioning for measuring the phases of the carrier waves for a plurality of satellites, comparing the measured phases of the carrier waves among a plurality of receivers, and measuring the relative positions of the plurality of receivers will be described. This is a description of a method of measuring a carrier phase for performing the following.

【0082】まず、衛星信号の搬送波と疑似雑音符号に
追尾する。そして相対位置を測定するタイミングに、追
尾している複数の衛星について同時に、数値制御発振器
119の位相を測定する。これと同時に、前記振幅特性の
位相差0に相当するタイミングでGIとGQを測定する。
このタイミングに合わせるために、振幅の平均値EIが
0となるように疑似雑音符号を追尾する。ここで得られ
たGIとGQは、疑似雑音符号に同期した立上り部分で標
本化した衛星信号に相当するが、追尾している平均的な
搬送波の位相に対する、疑似雑音符号の立上り部分にお
ける局所的な搬送波位相の差を担っていると見ることが
できる。そして、GIとGQできまる位相分だけ、前記の
測定した数値制御発振器119の位相に補正を加えて、こ
の補正後の位相を搬送波位相の観測値として出力する。
この補正後の位相は、疑似雑音符号の立上り部分で観測
した局所的な搬送波の位相である。
First, tracking is performed on the carrier of the satellite signal and the pseudo noise code. At the same time as measuring the relative position, the numerically controlled oscillator
Measure the phase of 119. At the same time, to measure G I and G Q at the timing corresponding to the phase difference 0 of the amplitude characteristic.
To match this timing, the pseudo noise code is tracked so that the average value EI of the amplitude becomes zero. G I and G Q obtained here correspond to the satellite signal sampled at the rising portion synchronized with the pseudo noise code, but at the rising portion of the pseudo noise code with respect to the average carrier phase being tracked. It can be seen that it is responsible for the local carrier phase difference. Then, the measured phase of the numerically controlled oscillator 119 is corrected by an amount corresponding to the phase determined by G I and G Q , and the corrected phase is output as the observed value of the carrier wave phase.
The phase after the correction is the local carrier phase observed at the rising portion of the pseudo-noise code.

【0083】図10(b)は、受信している衛星信号の
直接波に、直接波の1/2チップ遅延した振幅1/2の
反射波があるマルチパスの状態で、タイミングδや疑似
雑音発生器116の位相を制御して疑似雑音符号のタイミ
ングを変えた場合に得られる、GIの変化を示す振幅特
性である。実線は加算的に作用する搬送波の位相、点線
は減算的に作用する搬送波の位相の場合を想定してい
る。それ以外の搬送波の位相では2者の間の特性を示
す。ただし、全体の振幅も変化するが、わかり易くする
ために前半の振幅を合わせて示している。図10(b)
で明らかなように、平均値GIとGQは疑似雑音符号の位
相差が0の付近では反射信号の影響を受けていない。
FIG. 10 (b) shows a multipath state in which a direct wave of a received satellite signal includes a reflected wave having an amplitude of 1/2 which is delayed by 1/2 chip of the direct wave. obtained when changing the timing of the pseudo-noise code to control the phase of the generator 116, an amplitude characteristic showing a change in G I. The solid line assumes the case of the phase of the carrier wave acting additively, and the dotted line assumes the case of the phase of the carrier wave acting subtractively. Other carrier phases exhibit characteristics between the two. However, although the overall amplitude also changes, the first half amplitude is also shown for easy understanding. FIG. 10 (b)
As apparent from the above, the average values G I and G Q are not affected by the reflected signal when the phase difference between the pseudo noise codes is near zero.

【0084】以上のように本発明の第4の実施形態によ
れば、搬送波信号に追尾する局部発振信号で周波数変換
した受信信号を、疑似雑音符号のタイミングに対して、
一定の時間差を持ったタイミングに、符号の状態で正負
を反転した受信信号を標本化し、この標本化した受信信
号である前記の局部発振信号の同相成分と直交成分で、
前記標本化したタイミングにおける受信信号の搬送波と
前記局部発振信号の位相差を測定する手段を設け、前記
局部発振信号の位相を、この位相差を測定する手段で測
定した位相差で補正して、観測した衛星信号の搬送波位
相とするので、マルチパスの影響が少ない衛星信号の搬
送波位相を測定できるという点で優れた効果が得られ
る。
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the reception signal frequency-converted by the local oscillation signal that tracks the carrier signal is converted with respect to the timing of the pseudo noise code.
At a timing having a certain time difference, the received signal whose sign is inverted in the sign state is sampled, and the in-phase component and the quadrature component of the local oscillation signal, which is the sampled received signal,
A means for measuring the phase difference between the carrier wave of the received signal and the local oscillation signal at the sampled timing is provided, and the phase of the local oscillation signal is corrected by the phase difference measured by the means for measuring the phase difference. Since the carrier wave phase of the observed satellite signal is used, an excellent effect is obtained in that the carrier wave phase of the satellite signal which is less affected by multipath can be measured.

【0085】(第5の実施の形態)第5の実施の形態の
構成は、図9の第4の実施の形態と同様であるが、制御
部124の動作が異なっている。上記した第4の実施の形
態では、制御部124は、相関器117が出力する信号AI
Qを周波数変換し累積加算した相関結果のPQ成分の振
幅が小さくなるように数値制御発振器119を制御するこ
とによって、衛星信号の搬送波を追尾する。
(Fifth Embodiment) The configuration of the fifth embodiment is the same as that of the fourth embodiment in FIG. 9, but the operation of the control unit 124 is different. In the above-described fourth embodiment, the control unit 124 outputs the signals A I ,
By controlling the numerically controlled oscillator 119 so that the amplitude of the P Q component of the correlation result of adding accumulated frequency conversion of the A Q decreases to track the carrier of the satellite signal.

【0086】これに対して本実施形態では、相関器117
が出力する信号CI、CQを周波数変換し累積加算した相
関結果のGI成分とGQ成分の振幅が大きく、短時間にG
I成分とGQ成分から精度よく位相が測定できる場合、相
関結果のPQ成分でなくGQ成分の振幅が小さくなるよう
に数値制御発振器119を制御することによって、衛星信
号の搬送波を追尾する。
On the other hand, in the present embodiment, the correlator 117
The amplitudes of the G I and G Q components of the correlation result obtained by frequency-converting and cumulatively adding the signals C I and C Q output by
If the I component and the G Q component can be measured accurately in phase by controlling the numerically controlled oscillator 119 so that the amplitude of the G Q components not P Q component of the correlation result becomes smaller, to track the carrier of the satellite signal .

【0087】相関結果のGI成分とGQ成分の振幅が小さ
く、短時間ではGI成分とGQ成分から精度よく位相が測
定できない場合には、上記した第4の実施の形態と同様
にP Q成分の振幅が小さくなるように数値制御発振器119
を制御する。
G of correlation resultIIngredients and GQSmall component amplitude
G in short timeIIngredients and GQAccurate phase measurement from components
If it cannot be determined, the same as in the above fourth embodiment
To P QNumerically controlled oscillator 119 to reduce the component amplitude
Control.

【0088】GI成分とGQ成分は、衛星信号を標本化し
た上で1msec積分するので、連続的に積分する相関
結果のPIとPQに比べS/Nが悪い。従って、搬送波の
追尾において速い応答速度が必要な場合はPIとPQによ
って追尾した方が動作が安定する。しかし、マルチパス
の影響は、GIとGQによって追尾した方が少なくなる。
マルチパスの環境において、局部発振器の位相が直接波
と一致していれば、マルチパスの影響が少ない衛星信号
の搬送波位相を測定できるだけでなく、疑似雑音符号の
追尾においても、直接波の搬送波位相に対して直交した
反射波の成分を排除できるので、マルチパスの影響を軽
減できる。
Since the G I component and the G Q component are sampled from the satellite signal and then integrated for 1 msec, the S / N is worse than P I and P Q of the correlation results that are continuously integrated. Therefore, when a fast response speed is required for tracking a carrier wave, the operation is more stable by tracking with P I and P Q. However, the influence of multi-path, less is better to tracking by G I and G Q.
In a multipath environment, if the phase of the local oscillator matches the direct wave, not only can the carrier phase of the satellite signal, which is less affected by the multipath, be measured, but also the tracking of the pseudo noise code Since the component of the reflected wave orthogonal to the above can be eliminated, the influence of multipath can be reduced.

【0089】以上のように本発明の第5の実施形態によ
れば、搬送波信号に追尾する局部発振信号で周波数変換
した受信信号を、疑似雑音符号のタイミングに対して、
一定の時間差を持ったタイミングに、符号の状態で正負
を反転した受信信号を標本化し、この標本化した受信信
号が強い場合は、標本化した受信信号の直交成分が小さ
くなるように前記の局部発振信号を制御し、この標本化
した受信信号が弱い場合は、受信信号と疑似雑音符号を
乗じた上で時間積分した信号で局部発振信号を制御する
ので、衛星信号の感度が高い場合は、疑似雑音符号の追
尾においてマルチパスの影響を軽減できるという点で優
れた効果が得られる。
As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, the reception signal frequency-converted by the local oscillation signal that tracks the carrier signal is converted with respect to the timing of the pseudo-noise code.
At a timing having a certain time difference, the received signal whose sign is inverted in the sign state is sampled, and when the sampled received signal is strong, the local signal is reduced so that the quadrature component of the sampled received signal is reduced. When the oscillation signal is controlled and the sampled reception signal is weak, the local oscillation signal is controlled by a signal obtained by multiplying the reception signal by the pseudo noise code and then performing time integration. An excellent effect is obtained in that the effect of multipath can be reduced in tracking the pseudo-noise code.

【0090】(第6の実施の形態)第6の実施の形態の
構成は、図9の第4の実施の形態と同様であるが、制御
部124の動作が異なっている。概略の動作もまた上記し
た第4の実施形態と同様であって、以下ではその違いに
ついてのみ説明する。
(Sixth Embodiment) The configuration of the sixth embodiment is the same as that of the fourth embodiment shown in FIG. 9, but the operation of the control unit 124 is different. The schematic operation is also the same as that of the above-described fourth embodiment, and only the differences will be described below.

【0091】まず、マルチパスが無いと判断した時に、
上記した第4の実施形態と同様に振幅特性の位相差0に
相当するタイミングでGIとGQを測定する。そして、G
IとGQできまる数値制御発振器119に対する位相差を測
定する。この位相差を衛星ごとに固有の値として予め保
存しておく。
First, when it is determined that there is no multipath,
Measuring the G I and G Q as in the fourth embodiment described at the timing corresponding to the phase difference 0 of the amplitude characteristic above. And G
The phase difference between the numerically controlled oscillator 119 and the phase difference between I and G Q is measured. This phase difference is stored in advance as a unique value for each satellite.

【0092】以下では複数の衛星について搬送波の位相
を測定し、この測定した搬送波の位相を複数の受信機間
で比較し、複数の受信機の相対位置を測定するキネマテ
ィック測位を行なうための、搬送波位相の測定方法の説
明である。
In the following, the phase of a carrier is measured for a plurality of satellites, the measured phase of the carrier is compared between a plurality of receivers, and kinematic positioning for measuring the relative positions of the plurality of receivers is performed. It is an explanation of a method of measuring a carrier phase.

【0093】まず、衛星信号の搬送波と疑似雑音符号に
追尾する。そして相対位置を測定するタイミングに、追
尾している複数の衛星について同時に、数値制御発振器
119の位相を測定する。これと同時に、前記振幅特性の
位相差0に相当するタイミングでGIとGQを測定する。
このタイミングに合わせるために、振幅の平均値EIが
0となるように疑似雑音符号を追尾する。そして、GI
とGQできまる位相分だけ、前記の測定した数値制御発
振器119の位相に補正を加えた上で、更に追尾している
衛星に対応する前記予め保存しておいた位相差分を逆に
補正し、この補正後の位相を搬送波位相の観測値として
出力する。
First, tracking is performed on the carrier of the satellite signal and the pseudo noise code. At the same time as measuring the relative position, the numerically controlled oscillator
Measure the phase of 119. At the same time, to measure G I and G Q at the timing corresponding to the phase difference 0 of the amplitude characteristic.
To match this timing, the pseudo noise code is tracked so that the average value EI of the amplitude becomes zero. And G I
After correcting the measured phase of the numerically controlled oscillator 119 by an amount corresponding to the phase that can be obtained by G Q, the previously stored phase difference corresponding to the satellite being tracked is corrected in reverse. The corrected phase is output as an observation value of the carrier phase.

【0094】以上のように本発明の第6の実施形態によ
れば、疑似雑音符号のタイミングに対して、一定の時間
差を持ったタイミングに、符号の状態で正負を反転した
受信信号を標本化し、この標本化した受信信号である前
記の局部発振信号の同相成分と直交成分で、前記標本化
したタイミングにおける受信信号の搬送波と前記局部発
振信号の位相差を測定するGPS受信機において、衛星
個々に疑似雑音符号の立上り付近で搬送波の位相差を予
め測定しておき、搬送波の位相を測定する際に、前記の
局部発振信号の位相に対して、この位相差を測定する手
段で測定した位相差で補正を加え、更に前記予め衛星ご
とに測定しておいた位相差で逆に補正して、観測した衛
星信号の搬送波位相とするので、疑似雑音符号の立上り
付近で搬送波の位相が、平均的な位相に対して僅かなず
れがある場合であって、他の方式による受信機との間で
相対位置を測定する場合でも精度良く相対位置が測定で
き、加えて第4の実施形態と同様にマルチパスの影響が
少ない衛星信号の搬送波位相を測定できるという点で優
れた効果が得られる。
As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, the reception signal whose sign is inverted in the sign state is sampled at a timing having a fixed time difference from the timing of the pseudo noise code. A GPS receiver that measures the phase difference between the carrier of the received signal at the sampled timing and the local oscillation signal with the in-phase component and the quadrature component of the local oscillation signal that is the sampled reception signal, The phase difference of the carrier wave is measured in advance near the rising edge of the pseudo noise code, and when measuring the phase of the carrier wave, the phase measured by the means for measuring the phase difference with respect to the phase of the local oscillation signal is used. A correction is made with a phase difference, and further a reverse correction is made with the phase difference previously measured for each satellite to obtain the carrier phase of the observed satellite signal, so that the position of the carrier wave near the rising edge of the pseudo-noise code is obtained. However, even when there is a slight deviation from the average phase, the relative position can be measured accurately even when the relative position is measured with a receiver using another method. As in the case of the embodiment, an excellent effect is obtained in that a carrier phase of a satellite signal having little influence of multipath can be measured.

【0095】(第7の実施の形態)第7の実施の形態の
構成は、図9の第4の実施の形態と同様であるが、制御
部124の動作が異なっている。概略の動作もまた上記し
た第6の実施形態と同様であって、以下ではその違いに
ついて説明する。
(Seventh Embodiment) The configuration of the seventh embodiment is the same as that of the fourth embodiment in FIG. 9, but the operation of the control unit 124 is different. The general operation is also the same as that of the sixth embodiment, and the difference will be described below.

【0096】まず、マルチパスが無いと判断した時に、
上記した第6の実施形態と同様に振幅特性の位相差0に
相当するタイミングでGIとGQを測定する。そして、G
IとGQできまる数値制御発振器119に対する位相差を測
定する。この位相差を衛星ごとに固有の値として予め保
存しておく。
First, when it is determined that there is no multipath,
Measuring the G I and G Q similarly to the sixth embodiment of the timing corresponding to the phase difference 0 of the amplitude characteristic above. And G
The phase difference between the numerically controlled oscillator 119 and the phase difference between I and G Q is measured. This phase difference is stored in advance as a unique value for each satellite.

【0097】以下では複数の衛星について疑似雑音符号
の位相を測定し、この測定した疑似雑音符号の位相を使
って位置を測定する方法の説明である。まず上記した第
6の実施の形態と同様に、衛星信号の搬送波と疑似雑音
符号に追尾する。そして位置を測定するタイミングに、
前記振幅特性の位相差0に相当するタイミングでGI
Qを測定する。そして、GIとGQできまる位相差と、
追尾している衛星に対応する前記予め保存しておいた位
相差を比較する。そして、2個の位相差の違いが所定の
値を超えた時にマルチパスの影響を受けていると判断
し、図5または図6と同様にフラッグを立てる(ステッ
プ212におけるフラッグオン処理参照)。このフラッグ
オンは、マルチパスの影響を受けていると判断してから
所定の時間まで保持する。フラッグの立って状態で再度
マルチパスの影響を受けていると判断したときは前記保
持時間を延長する。そして、フラッグが立っている影響
を受けた観測結果を排除した疑似雑音符号の位相で受信
機の位置を計算する。
The following is a description of a method of measuring the phase of the pseudo noise code for a plurality of satellites and measuring the position using the phase of the pseudo noise code measured. First, similarly to the above-described sixth embodiment, tracking is performed on a carrier wave and a pseudo noise code of a satellite signal. And at the timing of measuring the position,
Measuring the G I and G Q at the timing corresponding to the phase difference 0 of the amplitude characteristic. And the phase difference between G I and G Q ,
The previously stored phase difference corresponding to the satellite being tracked is compared. When the difference between the two phase differences exceeds a predetermined value, it is determined that multipath has been affected, and a flag is set in the same manner as in FIG. 5 or FIG. 6 (see the flag-on process in step 212). This flag-on is maintained for a predetermined time after it is determined that the influence of the multipath has been exerted. When it is determined that the multipath is affected again while the flag is standing, the holding time is extended. Then, the position of the receiver is calculated with the phase of the pseudo-noise code excluding the observation result affected by the flag standing.

【0098】以上のように本発明の第7の実施形態によ
れば、疑似雑音符号のチップ内における搬送波位相の変
化でマルチパスを判定するので、反射波と直接波の搬送
波位相が異なっていれば影響を検出でき、上記した第1
の実施の形態または第2の実施の形態と違って反射波と
直接波で搬送波位相の差等が変化しなくても検出できる
ようにしたものであり、マルチパスの影響を受けた衛星
信号を受信していても、 この衛星の観測結果を排除す
るので、マルチパスの影響を受けない、高い位置の精度
が得られるという点で優れた効果が得られる。
As described above, according to the seventh embodiment of the present invention, the multipath is determined based on the change of the carrier wave phase in the chip of the pseudo-noise code, so that the carrier wave phases of the reflected wave and the direct wave are different. The effect can be detected if
Unlike the second embodiment or the second embodiment, it is possible to detect the reflected wave and the direct wave even if the carrier wave phase difference does not change. Even if the signal is received, the observation result of this satellite is excluded, so that an excellent effect can be obtained in that high accuracy of the position can be obtained without being affected by multipath.

【0099】(第8の実施の形態)第8の実施の形態の
構成は、図9の第4の実施の形態と同様であるが、制御
部124の動作が異なっている。本実施の形態では、上記
した第1の実施の形態乃至第3の実施の形態のいずれか
における制御部124の動作に加えて、上記した第7の実
施の形態と同様に衛星個々に疑似雑音符号の立上り付近
で搬送波の位相差を予め測定しておき、位置を測定する
際に再び疑似雑音符号の立上り付近で搬送波の位相差を
測定して、対応する衛星の保存している位相差と比較す
ることによって、マルチパスの影響を判定するようにし
たものであり、マルチパスのフラッグオン、マルチパス
による疑似雑音符号位相の精度評価など、複数の評価結
果の内最も厳しい条件を選択し、その条件に基づいて疑
似雑音符号の位相を使って位置を測定する。マルチパス
の影響は、上記した第1の実施の形態乃至第3の実施の
形態では、マルチパスの状態に変化があれば感度良く検
出できる。一方第7の実施の形態では、反射波と直接波
の搬送波位相が異なっていれば検出できるので、両者の
組み合わせによって、大部分のマルチパスの状態を検知
できる。
(Eighth Embodiment) The configuration of the eighth embodiment is the same as that of the fourth embodiment shown in FIG. 9, but the operation of the control unit 124 is different. In the present embodiment, in addition to the operation of the control unit 124 in any of the above-described first to third embodiments, pseudo noise is individually assigned to each satellite similarly to the above-described seventh embodiment. The carrier phase difference is measured in advance near the rising edge of the code, and when measuring the position, the phase difference of the carrier wave is measured again near the rising edge of the pseudo-noise code, and the phase difference stored in the corresponding satellite is By comparing, the influence of the multipath is determined, and the most severe condition among a plurality of evaluation results, such as multipath flag-on, multipath pseudo noise code phase accuracy evaluation, is selected. Based on the condition, the position is measured using the phase of the pseudo-noise code. In the first to third embodiments, the influence of the multipath can be detected with high sensitivity if there is a change in the state of the multipath. On the other hand, in the seventh embodiment, if the reflected wave and the direct wave have different carrier wave phases, the detection can be performed. Therefore, most of the multipath states can be detected by a combination of the two.

【0100】以上のように本発明の第8の実施形態によ
れば、上記した第1の実施の形態乃至第3の実施の形
態、および上記した第7の実施の形態を組み合わせ、複
数のマルチパスの評価結果の内最も厳しい条件を選択す
るようにしたものであり、マルチパスの影響を受けた衛
星信号の観測結果について、より確実に排除したり重み
付けを変えたりできるので、高い位置の精度が得られる
という点で優れた効果が得られる。
As described above, according to the eighth embodiment of the present invention, the above-described first to third embodiments and the seventh embodiment are combined to form a plurality of The strictest conditions are selected from the path evaluation results, and the observation results of the satellite signals affected by multipath can be more reliably eliminated or the weights can be changed, resulting in higher position accuracy. An excellent effect can be obtained in that

【0101】なお、上記した第1の実施の形態では、位
相の補正量を時間積分する第2のフィルタの演算処理を
0に初期化した後継続して積分し続けるとしたが、これ
に限定せず第2のフィルタの演算処理の積分値を長い時
定数で減衰させることもできる。
In the first embodiment, the operation of the second filter for time-integrating the correction amount of the phase is initialized to 0, and the integration is continuously performed. However, the present invention is not limited to this. Instead, the integral value of the arithmetic processing of the second filter can be attenuated with a long time constant.

【0102】また、上記した第2の実施の形態では、第
2のフィルタの演算処理を初期化するためのステップ21
5における時間判定処理の周期を5分としたがこれに限
定されない。受信機を設置する条件によって、マルチパ
スの変化の周期が変化し、この周期が長くなる状態を想
定し、その半分よりも大き目にするのが適当である。ま
た、最大値Mの大きさによって周期を加減することもで
きる。
In the second embodiment, step 21 for initializing the operation of the second filter is executed.
Although the period of the time determination process in 5 is set to 5 minutes, the present invention is not limited to this. Depending on the conditions for installing the receiver, the cycle of the change of the multipath changes, and this cycle is assumed to be long, and it is appropriate to make the cycle larger than half. Further, the period can be adjusted according to the magnitude of the maximum value M.

【0103】また、上記した第3の実施の形態では、ス
テップ217における誤差評価処理において、最大値Mの
3/4を誤差の評価値としたがこれに限定されない。実
験によって受信機の特性を調べ、得られた結果から数表
や近似式を作って最大値Mと誤差の評価値を関係付ける
など、他の方法で決定することも可能である。
In the third embodiment described above, in the error evaluation process in step 217, 3/4 of the maximum value M is used as the error evaluation value, but the present invention is not limited to this. It is also possible to determine the characteristics of the receiver by an experiment, determine a table or an approximate expression from the obtained results, and relate the maximum value M to the evaluation value of the error by another method.

【0104】また、上記した第4の実施の形態では、フ
ィルタ136が信号を標本化するタイミングは、疑似雑音
符号の立上り部分で、フィルタ136が標本化するタイミ
ングと同じとしたがこれに限定されない。疑似雑音符号
の立上り部分付近であれば任意に設定できる。しかし、
早いタイミングになればマルチパスの影響を受け難くな
るが、信号強度が下がり、測定する位相の精度が低下す
る。
In the fourth embodiment, the timing at which the filter 136 samples the signal is the same as the timing at which the filter 136 samples the signal at the rising edge of the pseudo noise code. However, the present invention is not limited to this. . Any value can be set as long as it is near the rising portion of the pseudo noise code. But,
The earlier the timing, the less likely it is to be affected by multipath, but the signal strength decreases and the accuracy of the phase to be measured decreases.

【0105】さらに、上記した第4の実施の形態におい
て、混合器135とフィルタ136を新たに加え、疑似雑音符
号が1か0かによって、立上り部分で受信信号を標本化
するとしたがこれに限定されない。図4の振幅の平均値
EIの特性の−1チップに相当するタイミング付近でも
同様の観測が可能である。ただし、この方法は信号処理
回路が共用できるが、標本化の頻度が半分程度に減少す
る。
Furthermore, in the above-described fourth embodiment, a mixer 135 and a filter 136 are newly added, and the received signal is sampled at the rising edge depending on whether the pseudo noise code is 1 or 0. Not done. Similar observations can be made near the timing corresponding to -1 chip of the characteristic of the average value EI of the amplitude in FIG. However, this method can be shared by the signal processing circuits, but the frequency of sampling is reduced to about half.

【0106】さらに、標本化しようとするタイミングに
対して、前後する基準クロックのタイミングを選び、重
み付けによって標本化しようとするタイミングの受信信
号の振幅を求めるとしたがこれに限定されない。基準ク
ロックの周波数を十分高くすること等により重み付けを
除くこともできる。
Further, the timing of the reference clock that precedes and follows the timing to be sampled is selected, and the amplitude of the received signal at the timing to be sampled is obtained by weighting. However, the present invention is not limited to this. The weighting can also be eliminated by increasing the frequency of the reference clock sufficiently.

【0107】さらに、累積加算器、相関器、発振器など
は個別の回路として説明ているが、マイクロプロセッサ
等による数値計算で同様の機能を実現してもよい。
Further, the accumulator, the correlator, the oscillator and the like are described as individual circuits, but the same function may be realized by numerical calculation by a microprocessor or the like.

【0108】また、これまでは米国が運用しているNA
VSTAR衛星の信号を受信する疑似雑音符号と関連付
けて信号の振幅を測定するGPS受信機で構成した例で
説明したが、それ以外にロシア共和国が運用しているG
LONASS衛星など、スペクトル拡散信号の位相を測
定して、衛星信号が示す時刻を測定して位置を求める受
信機についても同様に実施可能であることは明らかであ
ろう。
Further, the NA operated by the United States
In the example described above, a GPS receiver that measures the amplitude of a signal in association with a pseudo-noise code that receives a signal of a VSTAR satellite is used.
It will be apparent that the present invention can be similarly applied to a receiver such as a LONASS satellite that measures the phase of a spread spectrum signal and measures the time indicated by the satellite signal to determine the position.

【0109】[0109]

【発明の効果】以上のように本発明は、衛星信号の疑似
雑音符号を追尾するための、符号位相の補正量を求める
第1のフィルタと、この位相の補正量で疑似雑音符号の
位相を補正する手段で構成する疑似雑音符号の追尾フィ
ルタに対して、位相の補正量を時間積分する第2のフィ
ルタと、この時間積分した結果の振幅によってマルチパ
スの影響を判定する手段を設け、疑似雑音符号の位相が
マルチパスによる影響を受けて変化していることを、こ
のマルチパスの影響を判定する手段によって判定し、影
響を受けた観測結果を排除した疑似雑音符号の位相で受
信機の位置を計算することにより、マルチパスの影響を
受けない高い位置の精度が、非常に簡単な処理で実現で
きるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention, a first filter for obtaining a correction amount of a code phase for tracking a pseudo-noise code of a satellite signal, and a phase of the pseudo-noise code based on the correction amount of the phase. A pseudo-noise code tracking filter constituted by a correction means is provided with a second filter for time-integrating the amount of phase correction, and means for determining the effect of multipath based on the amplitude of the time-integrated result. It is determined by the means for determining the influence of the multipath that the phase of the noise code is changed due to the influence of the multipath, and the receiver is determined by the phase of the pseudo-noise code that excludes the affected observation result. By calculating the position, there is obtained an effect that high position accuracy not affected by multipath can be realized by a very simple process.

【0110】また本発明は、搬送波信号に追尾した局部
発振信号を発生する局部発振器と、この局部発振信号で
受信信号を周波数変換する手段と、この周波数変換した
受信信号を疑似雑音符号のタイミングに対して、一定の
時間差を持ったタイミングに、符号の状態で正負を反転
した受信信号を標本化する手段と、この標本化した受信
信号である前記の局部発振信号の同相成分と直交成分
で、前記標本化したタイミングにおける受信信号の搬送
波と前記局部発振信号の位相差を測定する手段を設け、
この位相差を測定する手段で測定した位相差で前記局部
発振信号の位相を補正して、観測した衛星信号の搬送波
位相とすることにより、搬送波の位相の測定について遅
延した反射信号の影響を軽減できるとともに、衛星個々
に疑似雑音符号の立上り付近で搬送波の位相差を予め測
定しておき、位置を測定する際に再び疑似雑音符号の立
上り付近で搬送波の位相差を測定して、対応する衛星の
保存している位相差と比較することによって、マルチパ
スの影響を判定できるなどの効果が得られる。
The present invention also provides a local oscillator for generating a local oscillation signal that tracks a carrier signal, means for converting the frequency of a received signal with the local oscillation signal, and converting the frequency-converted received signal to the timing of a pseudo-noise code. On the other hand, at a timing having a certain time difference, means for sampling the received signal whose sign is inverted in the sign state, and the in-phase component and the quadrature component of the local oscillation signal, which is the sampled received signal, A means for measuring the phase difference between the carrier of the received signal and the local oscillation signal at the sampled timing is provided.
By correcting the phase of the local oscillation signal with the phase difference measured by the means for measuring the phase difference to obtain the carrier wave phase of the observed satellite signal, the influence of the reflected signal delayed in the measurement of the carrier wave phase is reduced. It is possible to measure the phase difference of the carrier wave near the rising edge of the pseudo-noise code for each satellite in advance and measure the phase difference of the carrier wave again near the rising edge of the pseudo-noise code when measuring the position. By comparing with the stored phase difference, effects such as the effect of multipath can be determined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態における疑似雑音符
号と関連付けて信号の振幅を測定するGPS受信機の構
成を示すブロック図、
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a GPS receiver that measures a signal amplitude in association with a pseudo-noise code according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の第1の実施の形態における疑似雑音符
号と関連付けて信号の振幅を測定するGPS受信機の構
成要素である相関器の構成を示すブロック図、
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a correlator which is a component of a GPS receiver that measures a signal amplitude in association with a pseudo-noise code according to the first embodiment of the present invention;

【図3】(a)本発明の第1の実施の形態における基準
クロック8個先行した疑似雑音符号を説明する図、
(b)本発明の第1の実施の形態における疑似雑音発生
器が発生する疑似雑音発符号を説明する図、(c)本発
明の第1の実施の形態における論理回路129が出力する
信号を説明する図、(d)本発明の第1の実施の形態に
おけるフィルタ134が混合器133の出力を積分する期間を
説明する図、(e)本発明の第1の実施の形態における
積分期間の前半と後半を識別する信号を説明する図、
FIG. 3A is a diagram illustrating a pseudo-noise code preceding by eight reference clocks according to the first embodiment of the present invention;
(B) A diagram for explaining a pseudo-noise generation code generated by the pseudo-noise generator according to the first embodiment of the present invention. (C) A signal output by the logic circuit 129 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4D is a diagram for explaining a period in which the filter 134 in the first embodiment of the present invention integrates the output of the mixer 133, and FIG. 4E is a diagram for explaining an integration period in the first embodiment of the present invention. A diagram for explaining a signal for identifying the first half and the second half,

【図4】疑似雑音符号が変化するタイミングに合わせた
受信信号の標本化で得られる振幅特性、
FIG. 4 is an amplitude characteristic obtained by sampling a received signal at a timing at which a pseudo-noise code changes,

【図5】本発明の第1の実施の形態における疑似雑音発
符号に追尾する方法を説明する流れ図、
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of tracking a pseudo-noise code in the first embodiment of the present invention;

【図6】本発明の第2の実施の形態における疑似雑音発
符号に追尾する方法を説明する流れ図、
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of tracking a pseudo-noise code according to the second embodiment of the present invention;

【図7】(a)本発明の第1の実施の形態における第2
のフィルタの演算出力の信号を説明する図、(b)本発
明の第2の実施の形態における第2のフィルタの演算出
力の信号を説明する図、
FIG. 7A shows a second embodiment according to the first embodiment of the present invention.
(B) a diagram illustrating a signal of an operation output of a second filter according to the second embodiment of the present invention;

【図8】本発明の第3の実施の形態における疑似雑音発
符号に追尾する方法を説明する流れ図、
FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of tracking a pseudo-noise code in the third embodiment of the present invention;

【図9】本発明の第4の実施の形態における疑似雑音符
号と関連付けて信号の振幅を測定するGPS受信機の構
成要素である相関器の構成を示すブロック図、
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a correlator which is a component of a GPS receiver that measures a signal amplitude in association with a pseudo-noise code according to a fourth embodiment of the present invention;

【図10】(a)本発明の第4の実施の形態における疑
似雑音符号が変化するタイミングに合わせた受信信号の
標本化で得られる振幅特性、(b)本発明の第4の実施
の形態における疑似雑音符号が変化するタイミングに合
わせたマルチパス状態で受信信号を標本化して得られる
振幅特性、
10A is a diagram illustrating an amplitude characteristic obtained by sampling a received signal in accordance with a timing at which a pseudo noise code changes according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a diagram illustrating a fourth embodiment of the present invention. Amplitude characteristics obtained by sampling the received signal in a multipath state according to the timing at which the pseudo-noise code changes,

【図11】従来のGPS受信機の構成を示すブロック図
である。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a conventional GPS receiver.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 GPS衛星 102 アンテナ 103、107、113、131、134、136 フィルタ 105、111 局部発振器 106、112、120、130、133、135 混合器 110、127、128 ラッチ 116 疑似雑音発生器 117 相関器 118、121 スイッチ 119 数値制御発振器 122 加算器 123 RAM 124 制御部 125、126 カウンタ 129 論理回路 132 重み付け器 101 GPS satellite 102 Antenna 103, 107, 113, 131, 134, 136 Filter 105, 111 Local oscillator 106, 112, 120, 130, 133, 135 Mixer 110, 127, 128 Latch 116 Pseudo noise generator 117 Correlator 118 , 121 Switch 119 Numerically Controlled Oscillator 122 Adder 123 RAM 124 Controller 125, 126 Counter 129 Logic Circuit 132 Weighter

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 衛星信号の搬送波に追尾する局部発振器
と、衛星固有の疑似雑音符号を発生する疑似雑音発生器
と、前記局部発振器の位相変化に応じて前記疑似雑音発
生器の位相を制御し、衛星信号に含まれる疑似雑音符号
と前記疑似雑音発生器が発生する疑似雑音符号との位相
差を一定に保つように制御する手段と、前記疑似雑音符
号の位相差を測定する相関器と、測定した位相差を入力
して前記疑似雑音符号の位相差を補正するための符号位
相の補正量を求める第1のフィルタと、前記補正量で疑
似雑音符号の位相を補正する手段と、前記補正量を時間
積分する第2のフィルタと、この時間積分した結果の振
幅によってマルチパスの影響を判定する手段を設け、こ
のマルチパスの影響を判定する手段の判定結果によっ
て、マルチパスの影響を受けた観測結果を排除して疑似
雑音符号の位相で受信機の位置を計算することを特徴と
するGPS受信機。
1. A local oscillator for tracking a carrier of a satellite signal, a pseudo-noise generator for generating a pseudo-noise code unique to a satellite, and controlling a phase of the pseudo-noise generator according to a phase change of the local oscillator. Means for controlling the phase difference between the pseudo-noise code included in the satellite signal and the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator to be constant, and a correlator for measuring the phase difference of the pseudo-noise code, A first filter for inputting the measured phase difference to obtain a code phase correction amount for correcting the phase difference of the pseudo noise code, a unit for correcting the phase of the pseudo noise code by the correction amount, A second filter for time-integrating the quantity, and means for determining the effect of multipath on the basis of the amplitude of the time-integrated result. A GPS receiver, wherein the GPS receiver calculates the position of the receiver with the phase of the pseudo-noise code by excluding the received observation result.
【請求項2】 符号位相の補正量を時間積分する第2の
フィルタと、この時間積分した結果の振幅によってマル
チパスの影響を判定する手段に加えて、所定の時間経過
したことを判定する手段を設け、この判定に従って前記
第2のフィルタを周期的に初期化することを特徴とする
請求項1記載のGPS受信機。
2. A second filter for time-integrating the correction amount of the code phase, a means for judging the influence of multipath based on the amplitude of the time-integrated result, and a means for judging that a predetermined time has elapsed. 2. The GPS receiver according to claim 1, wherein the second filter is periodically initialized according to the determination.
【請求項3】 符号位相の補正量を時間積分する第2の
フィルタが出力する振幅を使って、マルチパスの影響に
よる疑似雑音符号の位相測定誤差を評価する手段を設
け、この位相測定誤差の評価値を使って重み付けした最
小自乗法によって、疑似雑音符号の位相の観測値で受信
機の位置を求めることを特徴とする請求項1または請求
項2記載のGPS受信機。
3. A means for evaluating a phase measurement error of a pseudo-noise code due to the influence of multipath by using an amplitude output from a second filter for time-integrating the correction amount of the code phase. 3. The GPS receiver according to claim 1, wherein a position of the receiver is obtained by an observation value of a phase of the pseudo noise code by a least square method weighted using an evaluation value.
【請求項4】 衛星信号の搬送波に追尾する局部発振器
と、衛星固有の疑似雑音符号を発生する疑似雑音発生器
と、前記局部発振器の位相変化に応じて前記疑似雑音発
生器の位相を制御し、衛星信号に含まれる疑似雑音符号
と前記疑似雑音発生器が発生する疑似雑音符号との位相
差を一定に保つように制御する手段と、前記局部発振信
号で受信信号を直交周波数変換する周波数変換器と、前
記疑似雑音発生器が発生する疑似雑音符号のタイミング
に対して、一定の時間差を持ったタイミングを発生する
手段と、この符号の状態で正負を反転した前記周波数変
換器が出力する受信信号を標本化する手段と、この標本
化した受信信号である前記局部発振信号に対する同相成
分と直交成分で、前記標本化したタイミングにおける受
信信号の搬送波と前記局部発振信号の位相差を測定する
手段とを設け、この位相差を測定する手段で測定した位
相差によって前記局部発振信号の位相を補正して、衛星
信号の搬送波位相の観測値とすることを特徴とするGP
S受信機。
4. A local oscillator for tracking a carrier of a satellite signal, a pseudo-noise generator for generating a pseudo-noise code unique to a satellite, and controlling a phase of the pseudo-noise generator according to a phase change of the local oscillator. Means for controlling a phase difference between a pseudo-noise code included in a satellite signal and a pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator to be constant, and frequency conversion for orthogonally converting a received signal with the local oscillation signal. Means for generating a timing having a fixed time difference with respect to the timing of the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator, and a reception signal output by the frequency converter having its sign inverted in the state of the code. Means for sampling a signal, and an in-phase component and a quadrature component with respect to the local oscillation signal, which are the sampled received signal, and a carrier wave of the received signal at the sampled timing and Means for measuring the phase difference of the local oscillation signal, and correcting the phase of the local oscillation signal by the phase difference measured by the means for measuring the phase difference to obtain an observation value of the carrier wave phase of the satellite signal. GP characterized by
S receiver.
【請求項5】 衛星信号の搬送波に追尾する局部発振器
と、衛星固有の疑似雑音符号を発生する疑似雑音発生器
と、前記局部発振器の位相変化に応じて前記疑似雑音発
生器の位相を制御し、衛星信号に含まれる疑似雑音符号
と前記疑似雑音発生器が発生する疑似雑音符号との位相
差を一定に保つように制御する手段と、前記局部発振信
号で受信信号を直交周波数変換する周波数変換器と、前
記疑似雑音発生器が発生する疑似雑音符号のタイミング
に対して、一定の時間差を持ったタイミングを発生する
手段と、この符号の状態で正負を反転した前記周波数変
換器が出力する受信信号を標本化する手段を設け、この
標本化した受信信号が搬送波の追尾に十分な強度である
場合は、前記局部発振信号の直交成分に対応する標本化
した受信信号の成分が小さくなるように前記の局部発振
信号を制御し、この標本化した受信信号が十分な強度で
ない場合は受信信号と疑似雑音符号を乗じた上で時間積
分した信号で局部発振信号を制御することを特徴とする
GPS受信機。
5. A local oscillator for tracking a satellite signal carrier, a pseudo-noise generator for generating a pseudo-noise code unique to a satellite, and controlling the phase of the pseudo-noise generator according to a phase change of the local oscillator. Means for controlling a phase difference between a pseudo-noise code included in a satellite signal and a pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator to be constant, and frequency conversion for orthogonally converting a received signal with the local oscillation signal. Means for generating a timing having a fixed time difference with respect to the timing of the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator, and a reception signal output by the frequency converter having its sign inverted in the state of the code. A means for sampling the signal; if the sampled received signal is of sufficient strength to track the carrier, the component of the sampled received signal corresponding to the quadrature component of the local oscillation signal; The local oscillation signal is controlled so as to be small, and if the sampled received signal is not sufficiently strong, the local oscillation signal is controlled by a signal obtained by multiplying the received signal by a pseudo noise code and then performing time integration. GPS receiver characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 疑似雑音符号の立上り付近で搬送波の位
相差を予め測定し、この測定結果を衛星個々に保持し、
標本化した受信信号である前記局部発振信号に対する同
相成分と直交成分で測定した位相差を、対応する衛星の
前記保存している位相差分で逆に補正した上で、局部発
振信号の位相を補正して、観測した衛星信号の搬送波位
相とすることを特徴とする請求項4記載のGPS受信
機。
6. A carrier phase difference is measured in advance near the rising edge of the pseudo noise code, and the measurement result is held for each satellite.
The phase difference measured by the in-phase component and the quadrature component with respect to the local oscillation signal, which is a sampled reception signal, is corrected in reverse by the stored phase difference of the corresponding satellite, and then the phase of the local oscillation signal is corrected. 5. The GPS receiver according to claim 4, wherein a carrier wave phase of the observed satellite signal is used as the carrier phase.
【請求項7】 衛星信号の搬送波に追尾する局部発振器
と、衛星固有の疑似雑音符号を発生する疑似雑音発生器
と、前記局部発振器の位相変化に応じて前記疑似雑音発
生器の位相を制御し、衛星信号に含まれる疑似雑音符号
と前記疑似雑音発生器が発生する疑似雑音符号との位相
差を一定に保つように制御する手段と、前記局部発振信
号で受信信号を直交周波数変換する周波数変換器と、前
記疑似雑音発生器が発生する疑似雑音符号のタイミング
に対して、一定の時間差を持ったタイミングを発生する
手段と、この符号の状態で正負を反転した前記周波数変
換器が出力する受信信号を標本化する手段と、この標本
化した受信信号である前記局部発振信号に対する同相成
分と直交成分で、前記標本化したタイミングにおける受
信信号の搬送波と前記局部発振信号の位相差を測定する
手段とを設け、疑似雑音符号の立上り付近で搬送波の位
相差を予め測定し、この測定結果を衛星個々に保持し、
位置を測定する際に再び疑似雑音符号の立上り付近で搬
送波の位相差を測定して、対応する衛星の保存している
位相差と比較することによってマルチパスの影響を判定
して、マルチパスの影響を受けた観測結果を排除して疑
似雑音符号の位相で受信機の位置を計算することを特徴
とするGPS受信機。
7. A local oscillator for tracking a satellite signal carrier, a pseudo-noise generator for generating a pseudo-noise code unique to a satellite, and controlling the phase of the pseudo-noise generator according to a phase change of the local oscillator. Means for controlling a phase difference between a pseudo-noise code included in a satellite signal and a pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator to be constant, and frequency conversion for orthogonally converting a received signal with the local oscillation signal. Means for generating a timing having a fixed time difference with respect to the timing of the pseudo-noise code generated by the pseudo-noise generator, and a reception signal output by the frequency converter having its sign inverted in the state of the code. Means for sampling a signal, and an in-phase component and a quadrature component with respect to the local oscillation signal, which are the sampled received signal, and a carrier wave of the received signal at the sampled timing and Means for measuring the phase difference of the local oscillation signal is provided, the phase difference of the carrier is measured in advance near the rising edge of the pseudo-noise code, and the measurement result is held for each satellite individually.
When measuring the position, the phase difference of the carrier is measured again near the rising edge of the pseudo-noise code, and the effect of multipath is determined by comparing with the stored phase difference of the corresponding satellite. A GPS receiver, wherein the position of the receiver is calculated based on the phase of the pseudo noise code by excluding an affected observation result.
【請求項8】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
のマルチパスの影響を判定する手段またはマルチパスの
影響による疑似雑音符号の位相測定誤差を評価する手段
に加え、局部発振信号で受信信号を直交周波数変換する
周波数変換器と、疑似雑音発生器が発生する疑似雑音符
号のタイミングに対して、一定の時間差を持ったタイミ
ングを発生する手段と、この符号の状態で正負を反転し
た前記周波数変換器が出力する受信信号を標本化する手
段と、この標本化した受信信号である前記局部発振信号
に対する同相成分と直交成分で、前記標本化したタイミ
ングにおける受信信号の搬送波と前記局部発振信号の位
相差を測定する手段とを設け、疑似雑音符号の立上り付
近で搬送波の位相差を予め測定し、この測定結果を衛星
個々に保持し、位置を測定する際に再び疑似雑音符号の
立上り付近で搬送波の位相差を測定して、対応する衛星
の保存している位相差と比較することによってマルチパ
スの影響を判定し、これら複数のマルチパスの評価結果
の内最も厳しい条件を選択することを特徴とする請求項
1乃至請求項3のいずれかに記載のGPS受信機。
8. In addition to the means for determining the influence of multipath or the means for evaluating the phase measurement error of a pseudo-noise code due to the influence of multipath, a local oscillation signal is used. A frequency converter for orthogonally transforming a received signal, a means for generating a timing having a fixed time difference with respect to the timing of a pseudo-noise code generated by a pseudo-noise generator, and the sign is inverted in the state of this code. Means for sampling the received signal output by the frequency converter, and in-phase and quadrature components with respect to the local oscillation signal, which is the sampled received signal, the carrier of the received signal at the sampled timing and the local oscillation Means for measuring the phase difference of the signal, the phase difference of the carrier wave is measured in advance near the rising edge of the pseudo noise code, the measurement result is held for each satellite individually, When measuring the phase difference of the carrier near the rising edge of the pseudo-noise code again and comparing it with the stored phase difference of the corresponding satellite to determine the effect of multipath, The GPS receiver according to any one of claims 1 to 3, wherein a strictest condition is selected from among the evaluation results.
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